基于断层影响的松散层下采动覆岩变形破坏特征研究

摘要

随着煤矿开采煤层距第四系底部松散含水层距离越来越近，采掘扰动影响诱发断层活化使得矿井突水事故时有发生。本文以兖矿集团鲍店煤矿五采区第四系底部松散层下煤层开采为研究背景，分析第四系松散层底部地层岩性沉积结构等地质特征，运用FLAC3D数值模拟软件模拟含断层条件松散层底部煤层分别沿断层上、下盘开采，分析研究不同条件下煤层开采上覆地层变形破坏、断层活化特征，掌握采动过程中上覆岩层变形破坏特征及断层活化应力、位移变化特征。主要工作及结论如下：
　　1）通过现场调研、收集资料及后期对数据的整理统计分析，对第四系下组地层及基岩的岩性组合特性进行了分析，研究表明：第四系下组地层主要以砂土交互沉积组成，下组内各含水砂层厚度较小，富水性为弱—微弱，且含有多层发育稳定、厚度较大的隔水粘土层，使得各含水层之间相互水力补给差；松散层下部基岩厚度薄，由泥岩和泥质砂岩相间沉积而成，风氧化带以泥岩为主，均属弱含水层，富水性较差。
　　2）利用 FLAC3D数值模拟软件，从断层倾角、回采方式两个方面入手，分别建立模型模拟分析松散层底部不同倾角断层分别采用上、下盘开采时采动作用对覆岩变形破坏、断层活化特征影响，研究表明当断层倾角不同时，采动作用对塑性区范围、煤柱前方支承压力大小、断层活化部位及松散层均有一定程度影响。
　　3）结合五采区开采实践进行采前探放水以降低松散层含水层压力，考虑到采动对覆岩破坏的影响，确定该区域内留设一定尺寸煤柱，降低工作面上方覆岩破坏程度和断层活化可能性，为工作面安全开采提供保障。
　　研究成果对鲍店煤矿及两淮矿区今后在松散层下含断层条件的类似条件下煤层的开采有一定的指导、借鉴意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

2 矿井水文地质特征分析

2.1 矿井工程背景

2.2 矿井水文地质特征

2.3 研究区域特征概况

3 采动影响断层活化分析

3.1 断层概述

3.2 断层活化的影响因素

3.3 断层活化力学分析

3.4 断层影响导水裂隙带高度分析

3.5 小结

4 含断层条件松散层下采动覆岩变形破坏特征模拟分析

4.1 数值模拟方法的选择

4.2 数值模拟软件介绍

4.3 数值模型的建立

4.4 断层影响采动覆岩变形破坏数值模拟

4.5 小结

5 松散层下采煤水害防治措施及应用

5.1 断层防水煤（岩）柱的留设

5.2 松散层下开采其他防治措施

5.3 五采区覆岩破坏高度预计及煤（岩）柱尺寸的确定

5.4 小结

6 主要结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的主要研究成果