采动影响下煤层顶板承压含水层水位变化及覆岩变形与破坏规律研究及覆岩变形与破坏规律研究

摘要

为研究采动影响下煤层顶板承压含水层水位变化及覆岩变形与破坏规律，论文从理论上研究了煤层顶板承压含水层水位变化规律，根据采矿岩层移动与覆岩破坏理论及渗流理论，阐述了采动裂隙导水与采动变形压力作用使采动承压含水层水位变化的力学机制，并依此建立了煤层顶板覆岩承压含水层水位采动变化数学模型。结合铁煤(集团)公司大平煤矿三台子水库下N1S2综放开采工作面水文地质条件及水文监测数据，对模型进行了验证，结果表明：所建立的数学模型能很好地描述煤层顶板覆岩承压含水层水位采动变化规律，验证了数学模型的正确性。同时，采用FLAC3D有限差分软件对大平煤矿NIS2工作面开采覆岩变形与破坏规律进行了数值模拟，得出工作面不同推进度及不同承压含水层水压作用下覆岩破坏规律，结果表明：随着工作面推进，顶板岩层的变形与破坏范围逐渐增大，当工作面推进到一定距离后，顶板岩层的破坏高度达到极限，趋于稳定；随着覆岩承压含水层水压的增大，顶板岩层的变形与破坏范围有所扩大，当水压增加到一定值后，塑性区会从承压含水层向下发展，之后与导水裂缝带导通，形成涌水通道，导致工作面突水。研究成果可为煤层顶板突水防治提供理论依据。

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1 绪论

1.1 研究背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容、方法和技术路线

2 采动影响下岩层变形与破坏基本规律

2.1 地下采煤引起的岩层移动基本规律

2.2 地下水对覆岩破坏的影响规律

2.3 本章小结

3 采动影响下煤层顶板承压含水层水位变化规律理论研究

3.1 渗流基础理论简介

3.2 采动影响下煤层顶板承压含水层水位变化规律理论研究

3.3 工程实例应用

3.4 本章小结

4 采动影响下承压含水层覆岩变形与破坏规律数值模拟研究

4.1 FLAC3D软件简介

4.2 流固耦合作用机理

4.3 数值计算模型的建立

4.4 数值模拟计算结果与分析

4.5 本章小结

5 主要结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

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