采煤工作面底板断层突水危险性分析评价

摘要

矿井底板突水是指承压水上采煤时，采动矿压和水压共同作用下，导致煤层底板岩体变形破坏，造成大量承压水涌入采掘空间的现象，它一直是困扰煤矿生产安全的一个难点问题。大量的统计结果表明，矿井突水绝大多数与断层构造有着直接关系。长期以来，国内外学者在断层突水机理、断层防水煤柱留设、煤层底板采动破坏等方面进行了深入的研究，取得了丰富的研究成果，但对采动影响下断层与工作面底板之间的相互影响方面的理论研究较少。因此，本文运用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方式，依据“下三带”及采煤工作面底板隔水关键层理论，对工作面底板的采动破坏、工作面底板与断层之间的相互影响进行了系统的研究，得到以下结论:
　　(1)通过对断层基本定义、断层突水机理及突水影响因素的深入分析，利用FLAC3D软件平台模拟分析断层与工作面成不同倾角时采煤工作面底板与断层之间随工作面采动的相互影响，为断层上盘倾斜隔水关键层的建立提供了依据。
　　(2)在总结国内外断层突水的基础上，依据现场断层突水实际情况，结合“下三带”及采煤工作面底板隔水关键层理论，综合考虑防水煤柱尺寸、断层承压水原始导高等因素，建立了断层上盘隔水关键层力学模型，采用变分法求解得到模型挠度公式。
　　(3)根据鲁西煤矿3下A04工作面的具体地质条件，提出合理的矿井瞬变电磁观测方案，通过数据处理提供二维电阻率剖面图和平面切面图，根据成果图对采煤工作面底板的富水性强弱进行判断，并结合具体水文地质条件对承压水原始导升高度给出估计值。同时采用分段水平注水法对采场底板的破坏深度进行探测，通过与数值模拟及经验公式得到的底板破坏深度的对比，得到工作面底板实际破坏深度。
　　(4)结合鲁西煤矿3下A04工作面实际地质条件、开采情况及工作面采动实测底板破坏深度，通过所得到的断层上盘倾斜隔水关键层挠度计算公式给出了随工作面推进采煤工作面底板的最易突水路径;在工作面推进到预留25m煤柱边界时，采用Ts法对工作面底板突水危险性进行评价，将所得最易突水路径代替Ts法中的有效底板隔水层厚度，将两者所求值进行对比，对突水系数法进行改进。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究方法及技术路线

2 采动影响下工作面底板与断层相互影响分析

2．1 断层的基本概念

2．2 断层突水机理

2．3 数值模拟分析

2．4 本章小结

3 断层上盘倾斜隔水关键层模型建立与分析

3．1 “下三带”理论及煤层底板隔水关键层理论

3．2 断层上盘倾斜隔水关键层模型

3．3 渗流耦合数值模拟分析

3．4 本章小结

4 采煤工作面底板富水性探测研究

4．1 矿井瞬变电磁法

4．2 研究区概况

4．3 工作面底板富水性探测

4．4 探测成果与资料解释

4．5 本章小结

5 煤层底板采动变形破坏分析与实测

5．1 底板岩体支承压力变化规律

5．2 采动破坏的机理分析

5．3 采煤工作面底板破坏深度探测

5．4 采煤工作面概况

5．5 观测资料分析

5．5 3下A04煤层底板采动破坏深度对比分析

5．6 本章小结

6 3下A04工作面底板断层突水危险位置分析及评价

6．1 3下A04工作面底板断层突水危险位置分析

6．2 3下A04工作面底板突水系数法评价

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望

参考文献

致谢