邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰突水机理及防治关键技术
发布时间：2021-04-11 16:18
随着开采深度的增加,煤层底板隔水层承受的奥灰水水压增大,突水的概率增大。突水后,排水成本也随着开采深度的增加而增高。底板突水不仅威胁矿井安全,而且大大降低矿井经济效益。底板突水机理的研究对突水的预防和治理有着重要的指导作用。利用理论力学和数值模拟分析深部开采条件下底板岩层在突水发生时的不同作用;发现煤层底板采动破坏带之下一定厚度岩层中的裂隙在突水发生时可以活化、失去阻隔水能力。以邯邢矿区某矿为例,采用FLAC3D对这一过程进行了模拟,得出了底板岩层塑性破裂深度和裂隙活化带发育最小深度。根据煤层底板岩层在突水通道形成过程的不同作用,深部开采条件下底板岩层可以划分为失去阻隔水能力的采动破坏带、失去对高压水阻隔能力的裂隙活化带、导水通道发育的潜在导升带。裂隙活化带是指在采动影响和高压水作用下,裂隙可以活化而失去阻隔水能力的岩层。潜在导升带是指突水形成时所必须的最小导升通道发育范围。基于邯邢矿区煤系地层裂隙发育的分布规律研究和潜在导升带内所分布的薄层灰岩水平裂隙对垂向裂隙的水平连通作用研究,发现潜在导升带内薄层灰岩的分布导致了底板突水概率的增加。基于上述研究,邯邢矿区深部...
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
底板应力分布模型示意图
第三章邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰水突水机理研究39d工作面推进240m图3.7工作面推进过程中底板扰动破坏塑性区发育情况Fig.3.7Thedevelopmentofplasticzoneofintheprocessofworkingfaceadvancing图片以y=72处进行切片所得，监测点也布置在该剖面上，下文中所有图片均在该面上。通过图3.7可以初步对深部开采过程中的底板岩层破坏深度进行分析，从图a中可以看出：工作面推采40m后，底板岩层扰动破坏塑性区发育深度为32m，塑性区发育形态为一个两端比较尖锐的马鞍形。从图b、c、d中可以看出，随着推采的进行，切眼附近的破坏深度较大，其他位置的破坏随着采动的进行，基本稳定在40m。初步可见，邢东矿深部开采中，底板采动破坏深度在40m左右，这一结论和附近工作面的实测破坏最大深度35m基本吻合。a推进40m，最大主应力影响b推进80m
第三章邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰水突水机理研究40c推进120md推进160me推进200mf推进240m图3.8工作面推进过程中底板部分最大主应力（<11MPa）分布示意图Fig.3.8Schematicdiagramofthemaximumprincipalstress（<11MPa）distributioninthebottompartoftheworkingfaceintheprocessofadvancing
【参考文献】：
期刊论文
[1]深部开采底板厚隔水层突水危险性评价方法研究[J]. 尹尚先,徐维,尹慧超,曹敏. 煤炭科学技术. 2020(01)
[2]我国煤炭深部开采冲击地压特征、类型及分源防控技术[J]. 潘俊锋,齐庆新,刘少虹,王书文,马文涛,亢鑫超. 煤炭学报. 2020(01)
[3]华北型煤田岩溶陷落柱研究70年:成因·机理·防治[J]. 尹尚先,连会青,刘德民,尹慧超. 煤炭科学技术. 2019(11)
[4]深部采场开采扰动下巷道围岩松动圈演化规律研究[J]. 徐世达,皇甫风成,雷刚,李元辉. 金属矿山. 2019(11)
[5]皖北矿区构造发育薄层灰岩区域防治水注浆地面定向钻探技术[J]. 田乐,孙晓宇. 建井技术. 2019(05)
[6]我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望[J]. 康红普,徐刚,王彪谋,吴拥政,姜鹏飞,潘俊锋,任怀伟,张玉军,庞义辉. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[7]地面定向钻探技术在煤层底板高承压含水层改造中的应用[J]. 王道坤,崔亚利,易德礼. 煤田地质与勘探. 2019(S1)
[8]大规模深部开采诱发上覆岩体变形规律研究[J]. 陆玉根,汪为平,江权. 金属矿山. 2019(09)
[9]硬岩矿山开采技术回顾与展望[J]. 李夕兵,黄麟淇,周健,王少锋,马春德,陈江湛,刘志祥,李启月,赵国彦. 中国有色金属学报. 2019(09)
[10]深部矿井水害特征、评价方法与治水勘探方向[J]. 李文平,乔伟,李小琴,孙如华. 煤炭学报. 2019(08)
博士论文
[1]深部强扰动底板裂隙岩体破裂机制及模型研究[D]. 李春元.中国矿业大学(北京) 2018
[2]赵各庄矿深部煤层底板突水危险性与断裂滞后突水评价[D]. 边凯.中国矿业大学(北京) 2015
[3]煤矿深部开采底板突水机理研究[D]. 张乐中.长安大学 2013
[4]矿井深部裂隙岩溶富水规律及底板突水危险性评价研究[D]. 乔伟.中国矿业大学 2011
[5]煤层底板采动岩水耦合作用与高承压水体上安全开采技术研究[D]. 牛建立.煤炭科学研究总院 2008
硕士论文
[1]裂隙迹长非确定性统计模型的应用研究[D]. 高丽娜.成都理工大学 2006
本文编号：3131576
【文章来源】：煤炭科学研究总院北京市
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
底板应力分布模型示意图
第三章邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰水突水机理研究39d工作面推进240m图3.7工作面推进过程中底板扰动破坏塑性区发育情况Fig.3.7Thedevelopmentofplasticzoneofintheprocessofworkingfaceadvancing图片以y=72处进行切片所得，监测点也布置在该剖面上，下文中所有图片均在该面上。通过图3.7可以初步对深部开采过程中的底板岩层破坏深度进行分析，从图a中可以看出：工作面推采40m后，底板岩层扰动破坏塑性区发育深度为32m，塑性区发育形态为一个两端比较尖锐的马鞍形。从图b、c、d中可以看出，随着推采的进行，切眼附近的破坏深度较大，其他位置的破坏随着采动的进行，基本稳定在40m。初步可见，邢东矿深部开采中，底板采动破坏深度在40m左右，这一结论和附近工作面的实测破坏最大深度35m基本吻合。a推进40m，最大主应力影响b推进80m
第三章邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰水突水机理研究40c推进120md推进160me推进200mf推进240m图3.8工作面推进过程中底板部分最大主应力（<11MPa）分布示意图Fig.3.8Schematicdiagramofthemaximumprincipalstress（<11MPa）distributioninthebottompartoftheworkingfaceintheprocessofadvancing
【参考文献】：
期刊论文
[1]深部开采底板厚隔水层突水危险性评价方法研究[J]. 尹尚先,徐维,尹慧超,曹敏. 煤炭科学技术. 2020(01)
[2]我国煤炭深部开采冲击地压特征、类型及分源防控技术[J]. 潘俊锋,齐庆新,刘少虹,王书文,马文涛,亢鑫超. 煤炭学报. 2020(01)
[3]华北型煤田岩溶陷落柱研究70年:成因·机理·防治[J]. 尹尚先,连会青,刘德民,尹慧超. 煤炭科学技术. 2019(11)
[4]深部采场开采扰动下巷道围岩松动圈演化规律研究[J]. 徐世达,皇甫风成,雷刚,李元辉. 金属矿山. 2019(11)
[5]皖北矿区构造发育薄层灰岩区域防治水注浆地面定向钻探技术[J]. 田乐,孙晓宇. 建井技术. 2019(05)
[6]我国煤炭开采与岩层控制技术发展40a及展望[J]. 康红普,徐刚,王彪谋,吴拥政,姜鹏飞,潘俊锋,任怀伟,张玉军,庞义辉. 采矿与岩层控制工程学报. 2019(02)
[7]地面定向钻探技术在煤层底板高承压含水层改造中的应用[J]. 王道坤,崔亚利,易德礼. 煤田地质与勘探. 2019(S1)
[8]大规模深部开采诱发上覆岩体变形规律研究[J]. 陆玉根,汪为平,江权. 金属矿山. 2019(09)
[9]硬岩矿山开采技术回顾与展望[J]. 李夕兵,黄麟淇,周健,王少锋,马春德,陈江湛,刘志祥,李启月,赵国彦. 中国有色金属学报. 2019(09)
[10]深部矿井水害特征、评价方法与治水勘探方向[J]. 李文平,乔伟,李小琴,孙如华. 煤炭学报. 2019(08)
博士论文
[1]深部强扰动底板裂隙岩体破裂机制及模型研究[D]. 李春元.中国矿业大学(北京) 2018
[2]赵各庄矿深部煤层底板突水危险性与断裂滞后突水评价[D]. 边凯.中国矿业大学(北京) 2015
[3]煤矿深部开采底板突水机理研究[D]. 张乐中.长安大学 2013
[4]矿井深部裂隙岩溶富水规律及底板突水危险性评价研究[D]. 乔伟.中国矿业大学 2011
[5]煤层底板采动岩水耦合作用与高承压水体上安全开采技术研究[D]. 牛建立.煤炭科学研究总院 2008
硕士论文
[1]裂隙迹长非确定性统计模型的应用研究[D]. 高丽娜.成都理工大学 2006
本文编号：3131576
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