浅部煤层开采覆岩破坏特征及防水（砂）煤柱留设——以兴隆庄二、四采区为例

摘要

论文基于兖州矿区提高开采上限的丰富经验，总结了浅部煤层顶板破坏的规律，采用模糊数学方法就基岩柱厚度、风化带厚度、采厚和第四系厚度等因素与覆岩采动垮裂高度的关联性进行了聚类和模糊回归分析，采用数值建模方法对比分析了薄基岩柱和厚基岩柱煤层分层开采条件下的覆岩破坏特征。最后以兴隆庄二、四采区为例，提出了薄基岩区域提高开采上限的方法。
　　论文主要取得了以下研究结论：
　　（1）垮落带、导水裂缝带发育高度与采厚的比值随着分层数目的增加而显著减小。增大初次开采厚度会导致垮落带、导水裂缝带发育高度的明显增加，而增大重复开采厚度则一般不会引起导水裂缝带的显著增加。基岩柱厚度对导水裂缝带高度的有一定影响，一般情况下，基岩柱厚度较大时，导水裂缝带发育高度也较大；反之，岩柱厚度较小时，导水裂缝带发育高度也较小。采厚越大，裂高随岩柱厚度减小而降低的幅度也就越大。
　　（2）通过收集周边采区顶板垮落带、裂缝带高度的实测资料，进行模糊聚类，并建立模糊线性回归模型，得到了导水裂缝带高度的模糊线性回归公式：y=0.1532x1+0.4688x2+(0.0770,0.0268)x3+1.7462x4
　　（3）运用UDEC进行数值模拟，发现垮落的岩层在煤层开采推进较长的距离以后，逐渐压实逐步承载起上部荷载。基岩柱较薄时，松散层在煤层开采过程中受到的扰动较大，松散层成为缓解地面沉降的重要一环，并且风化带在缓解上部压力，减缓地面沉降的过程中相对于基岩柱较厚时作用要更加明显。
　　（4）第四系下组含水层富水性总体较弱，局部中等偏弱，目前含水层水头已大幅降至20.41～57.7m左右，处于无压～微承压状态，并且补给条件不良。按防砂条件进行提高上限开采具有较高的安全保障程度，即便局部地段导水裂缝带波及到第四系底部，但鉴于含水层弱赋水、低水头条件，下渗水量一般不会太大，不会导致严重的水害事故。
　　该论文有图32幅，表25个，参考文献98篇。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景及意义（Significance and Background）

1.2 国内外研究现状（Research Present Status of Demestic and Foreign）

1.3 存在的问题（Existing Problems）

1.4研究的主要内容与技术路线（Research Contents and Technical Way）

2 兖州矿区浅部煤层顶板采动破坏规律

2.1 3煤开采顶板垮裂带观测结果（Observation Results of Roof Caving Zone）

2.2 3煤开采覆岩破坏规律（Failure Law of Overlying Strata）

2.3 顶板采动破坏的关联要素及其影响特点（Correlation Factors and Infuluerce Characteristics of Roof Mining Failure）

2.4 覆岩采动变形规律（Mining Deformation Law of Overlying Strata）

2.5 本章小结（Summary）

3 兴隆庄煤矿二、四采区提高开采上限因素分析

3.1 自然地理概况（General Situation of Physical Geography）

3.2 研究区地质控制概况（General survey of geological control of the Study Area）

3.3 研究区 3 煤开采水文地质条件控制程度（Control Level of Hydrogeological Conditions）

4研究区3煤提高上限开采条件

4.1 3煤上覆基岩条件（Condition of the Bedrock of 3 Seam）

4.2 顶板含水层充水条件（Water Filling Condition of the Aquifer of the Roof）

4.3研究区3煤开采覆岩破坏高度类比依据（The Analogy Basis of the Broken Height of the Roof of 3 Seam）

4.4 研究区 3 煤提高上限开采方法（Method for Raising Upper Limit of 3 Seam）

4.5研究区3煤留设防砂煤柱提高上限开采方案（Mining program of improving the limite of 3coal retaining the sand coal pillar）

5 结论及展望

5.1 结论（Conclusions）

5.2 展望（Future）

参考文献

作者简历

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