新安煤田煤层底板隐伏断层突水危险性数值模拟研究

摘要

煤层底板隐伏断层突水是严重影响我国煤炭资源安全开采的主要危害之一。水源条件、矿压和导水通道是矿井突水的基本条件。论文以新安煤田二1煤为研究对象，围绕底板隐伏断层由于采动破坏诱发突水而展开研究。
　　首先，通过分析整理大量突水资料，总结出影响底板突水的六个因素，即含水层的水量、承压水水压、底板隔水层特征、地质构造、矿山压力及地应力等。
　　其次，对深部岩溶含水层的特征进行了研究，认为深部岩溶富水性随着埋深的加大而减弱；并对煤田岩溶发育情况进行了研究，认为煤田内的奥陶系石灰岩上马家沟组二段是开采二1煤时的潜在充水水源。矿压也是突水的重要诱导因素之一，论文先从区域构造应力场角度进行了概括，之后运用下三带理论对煤田底板的应力状态进行了分析，并总结了造成矿压显现的影响因素。针对新安煤田内奥灰岩溶含水层的水文地质及工程地质特征，提出新安煤田底板突水的两类基本类型，即切煤层断层突水和隐伏断层型底板突水。重点对隐伏断层的含义、特征进行了简要交代。从断裂力学角度对隐伏断层作为突水通道进行了详细分析，认为隐伏断层在承压水压力和上覆岩层重力影响下不断活化扩展，并计算出了造成煤层底板破坏的临界水压力和最小隔水层厚度。
　　第三，采用数值模模拟手段，对不同产状的隐伏断层突水情况进行了对比分析，认为断层活动都经历了活化与扩展两个阶段，低倾角断层较高倾角断层更易发生突水，并且低倾角断层造成的底板破坏区更大。此外，从渗流场示意图可指示突水发生的位置。
　　最后，针对底板隐伏断层突水的实际情况，新安煤田在生产中采用了物探和底板注浆加固相结合的治理措施，具有很强的实践指导作用。

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1 引言

1.1 研究背景和意义

1.2 突水国内外研究进展

1.3 存在的问题

1.4 研究内容及创新之处

1.5 研究技术路线

2 煤层底板突水类型及影响因素分析

2.1 底板突水的类型

2.2 底板突水的影响因素

2.3 本章小结

3 底板隐伏断层突水机理研究

3.1 煤田岩溶含水层特征研究

3.2 矿压显现对底板隐伏断层突水的影响

3.3 隐伏断层影响下底板突水通道形成机制

3.4 本章小结

4 底板隐伏断层突水数值模拟研究

4.1 数值模拟软件介绍

4.2 煤层底板隐伏断层突水数值模拟

4.3 本章小结

5 新安煤田底板隐伏断层突水防治

5.1 典型突水案例分析

5.2 孟津井田矿井水防治

5.3 本章小结

6结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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