新郑煤电公司深部开采突水危险性评价与防治水措施研究

摘要

研究区位于新郑煤电公司西部的深部未采区，面积大约10 km2。区内主要的含水层为太原组灰岩含水层，水压较高，有效隔水层较薄。其主采煤层二1煤受底板突水威胁，易发生突水事故。因此，本文在收集整理并分析研究区内地质资料、水文地质资料、地震勘探资料和瞬变电磁资料的基础上，对研究区内煤层底板突水危险性进行了评价，并重点对区内L1-4灰岩水疏放方案进行了设计。采用的研究方法主要有AHP层次分析、分形理论、数值模拟、脆弱性指数法等，得出以下结论：
　　（1）研究区内灰岩含水层富水性中等，RQD值78.9％～99%，岩石质量较好，未见到大的裂隙。通过分形理论对区内断裂构造研究得出，煤层底板构造复杂程度为简单。采用“稳定流法”和“水文地质比拟法”依次估算了矿井涌水量，其正常涌水量分别是1280 m3/h和2158 m3/h，最大涌水量分别是2022 m3/h、3410 m3/h。
　　（2）重点分析研究区内 L1-4灰岩水的突水危险性，首先运用分形理论、瞬变电磁、三维地震等求得各主控因素参数，然后建立了基于SURFER的AHP脆弱性评价模型对研究区二1煤层底板突水危险性进行了评价。将研究区划分为危险区、较危险区、过度区、较安全区和安全区五种类型。随着煤层埋深的增大，二1煤层底板突水危险性亦有增加的趋势。
　　（3）在突水危险性评价的基础上，对 L1-4灰岩水疏放性进行了分析并设计了疏水降压工程方案，运用Visual Modflow对L1-4灰岩水抽水效果进行数值模拟。在研究区内布置5口疏放水钻孔，最大单孔疏水量为1440 m3/d时，在50～200天中，孔口水位降深变化为349～511 m，能够满足降低灰岩水压的目的。同时得出了在研究区内不同位置，随着抽水时间的变化，含水层水位下降规律。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要的研究内容、创新之处及技术路线

2 矿井及研究区概况

2.1 矿井及研究区自然地理

2.2 地层特征

2.3 构造特征

2.4 水文地质条件

2.5 涌水量估算

3 太原组灰岩水文地质特征

3.1 岩溶裂隙发育特征

3.2 灰岩富水性特征

3.3 地下水动态特征

3.4 底板岩性组合特征

3.5 底板岩体结构特征

4 突水危险性预测

4.1 L1-4灰水位标高

4.2 隔水层厚度确定

4.3 突水系数法

4.4 突水危险性分区

4.5 脆弱性指数法

5 研究区L1-4灰岩水疏水降压工程可行性分析

5.1 疏水降压使用条件

5.2 疏水降压设计方案

5.3 疏放性效果预测

6 结论

参考文献

作者简历

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