断层对煤层底板突水控制作用的研究

发布时间：2017-03-25 00:14

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【摘要】：矿井底板突水是影响煤矿安全生产的重大灾害之一,给煤炭企业带来了极为惨重的人员伤亡和经济损失。造成底板突水的因素有很多,但主要是由断裂构造引起的,据统计,近30年来我国共发生200多起淹井事故,其中约80%的突水事故是由于断层或隐伏断裂引起的;随着开采深度及规模的增大,矿山压力和底板水压也随之变大,各种地质条件必然更加复杂,断层在高压条件下发生突水的危险性也进一步增大。因此,研究断层对底板突水的影响作用对于矿井安全生产具有十分重要的意义。断层对底板突水的控制主要表现在断层与底板含水层、隔水层、地质构造及矿山压力等几个方面的相互影响作用,而在这些因素的影响下断层能否发生活化则是决定工作面能否突水的关键。论文结合前人研究成果,利用理论分析和数值模拟的方法对断层活化的影响因素进行了模拟研究,通过监测不同条件下断层面上剪应力的变化情况,从定量的角度分析断层的活化程度,同时结合白坪箕F19断层实例对其突水危险性进行研究。模拟结果表明:断层的活化程度受断层面上剪应力及法向应力的控制,剪应力的大小随着断层倾角的增大而增大,但在压应力的作用下小倾角断层更容易产生贯通底板含水层的裂隙,突水危险性更大;断层规模、开挖距离及工作面长度的增大也在一定程度上增大了断层的突水危险性;当设计切巷距断层小于30m时,箕F19断层发生突水的可能性较大。
【关键词】：断层 底板突水 控制作用 数值模拟
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD745
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 底板突水研究现状10-13
• 1.2.2 断层突水研究现状13-16
• 1.2.3 存在的问题16-17
• 1.3 研究内容及路线17-19
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 研究路线18-19
• 2 断层对底板突水的控制机理分析19-33
• 2.1 底板突水机理19-23
• 2.1.1 完整型底板突水机理19-21
• 2.1.2 含断层条件下的底板突水机理21-23
• 2.2 煤层底板突水的影响因素分析23-25
• 2.2.1 底板含水层23-24
• 2.2.2 底板隔水层24-25
• 2.2.3 地质构造25
• 2.2.4 采掘活动25
• 2.3 断层对底板突水因素的影响25-31
• 2.3.1 断层对含水层水源的影响25-26
• 2.3.2 断层对含水层水压的影响26-28
• 2.3.3 断层对隔水层的影响28-29
• 2.3.4 断层对采掘活动的影响29-31
• 2.4 本章小结31-33
• 3 断层活化突水数值模拟分析33-55
• 3.1 断层活化及其影响因素33-35
• 3.1.1 断层活化过程33
• 3.1.2 断层活化影响因素33-35
• 3.2 数值模型的建立35-40
• 3.2.1 FLAC数值模拟方法简介35-36
• 3.2.2 模型的建立36-38
• 3.2.3 边界条件的确定38-40
• 3.3 断层活化突水模拟分析40-53
• 3.3.1 完整底板模拟及分析40-43
• 3.3.2 断层倾角对断层活化突水的影响43-45
• 3.3.3 断层规模对断层活化突水的影响45-48
• 3.3.4 工作面推进距离对断层突水的影响48-50
• 3.3.5 不同工作面长度对断层活化突水的影响50-53
• 3.4 本章小结53-55
• 4 断层突水危险性实例分析55-67
• 4.1 研究区概况55-57
• 4.1.1 F_(19)断层特征55-57
• 4.1.2 矿井主要水害类型57
• 4.2 箕F_(19)断层突水因素分析57-61
• 4.2.1 断层导含水性分析58-59
• 4.2.2 底板突水水源分析59-61
• 4.2.3 底板含水层水压分析61
• 4.3 箕F_(19)断层突水危险性模拟分析61-66
• 4.3.1 模型设计及计算61-62
• 4.3.2 断层带岩体应力变化特征62-64
• 4.3.3 断层带塑性区变化特征64-65
• 4.3.4 断层面剪应力及法向应力变化特征65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 结论及展望67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 作者简历73-74
• 学位论文数据集74

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