弱胶结地层采场覆岩导水裂缝带发育规律研究

摘要

西部弱胶结地层天然的禀赋条件决定了其岩石特征与东部岩层岩石特征有明显的差异，开采实践表明弱胶结地层覆岩采动破坏与东部覆岩采动破坏也有一定的差异。为了保证矿井生产的安全，需要对西部弱胶结采场的覆岩采动导水裂缝带发育规律进行研究。论文以营盘壕煤矿为研究区，采用理论分析、试验室试验、数值模拟和相似材料模拟等综合方法，对西部弱胶结地层采场覆岩导水裂缝带发育规律进行了研究。
　　论文通过对西部弱胶结地层采样进行室内试验，分析了研究区地层的岩石物理力学特征，确定了岩石的弱胶结特性；通过对比研究了西部弱胶结岩石与东部岩石的差异；在此基础上，通过数值模拟分析了研究区所代表的西部弱胶结采场与东部岩石采场的覆岩采动破坏的差异；基于岩石的弱胶结特性和岩石力学参数建立相似材料模拟试验，分析了研究区的覆岩采动破坏特征；通过数值模拟分析了不同开采距离、不同工作面斜长、不同采厚情况下的覆岩采动破坏特征，得出了弱胶结地层采场的导水裂缝带公式和覆岩破坏岩层裂断演化规律，获得了西部弱胶结岩石采场覆岩采动导水裂缝带发育规律的认识。本文研究成果对西部弱胶结地层矿区开采中的水害防治具有一定指导意义。

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Abstract

Contents

1 绪论

1.1 论文选题及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 弱胶结岩体基本特征研究

1.2.2 覆岩分带性研究

1.2.3 采场上覆岩层结构理论研究

1.2.4 导水裂缝带研究

1.3 主要研究内容方法及技术路线

1.3.1 主要研究内容和方法

1.3.2 技术路线

2 研究区地质及水文地质概况

2.1 研究区概况

2.2 研究区地质概况

2.2.1 地层

2.2.2 地质构造

2.3 研究区水文地质

2.3.1 含水层

2.3.2 隔水层

2.4 本章小结

3 西部弱胶结地层岩石基本特征

3.1 试验目的和内容

3.2 岩石基本物理特征

3.2.1 岩体岩石学特征

3.2.2 岩石水理特征

3.3 岩石基本力学特征

3.3.1 力学试验结果统计

3.3.2 围压下岩石变形特征

3.3.3 围压下岩石强度特征

3.3.4 岩石破坏形式

3.4 本章小结

4 东西部岩石基本特征及采动破坏特征对比

4.1 岩石基本特征对比分析

4.1.1 地层特征对比

4.1.2 岩石基本物理特征对比

4.1.3 岩石基本力学特征对比

4.2 采动破坏对比

4.2.1 FLAC3D简介

4.2.3 采动破坏规律对比分析

4.3 导水裂缝带高度对比

4.4 本章小结

5 西部弱胶结地层采场覆岩导水裂缝带发育规律

5.1 覆岩采动破坏规律

5.1.1 采场覆岩破坏分带

5.1.2 覆岩顶板结构特征

5.2 相似材料模拟采场覆岩破坏规律

5.2.1 基本原理

5.2.2 相似材料配比方案及模型设计

5.2.3 模拟结果分析

5.3 数值模拟采场覆岩破坏多因素研究

5.3.1 煤层开采距离对导水裂缝带的影响

5.3.2 工作面斜长对导水裂缝带的影响

5.3.3 煤层采厚对导水裂缝带的影响

5.3.4 导水裂缝带公式推导

5.4 覆岩破坏岩层裂断演化规律

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参与项目及发表论文