玉华煤矿矿井突水机理研究

摘要

矿井突水是我国大多数煤矿普遍存在的重大安全问题，矿井水害也是煤矿长期以来难以解决的一大难题。其中，离层水害作为一个以往就存在但近几年才被重视起来的问题，人们对于它的研究还远远不够。离层突水具有瞬时水量大、突水前兆不明显、危害大等特点，对此，国内外研究成果主要集中于离层形成机理、分布规律及离层注浆减沉的工程应用，对于离层水形成条件及其涌突水机理等研究很少。因此，开展离层水突水机理的分析和研究工作，对今后提出切实有效的防治水措施、改善煤矿安全生产条件等方面具有十分重要的现实意义和长远的战略意义。
　　本文以陕西铜川焦坪矿区玉华煤矿为主要研究对象，从井田的地质和水文地质资料入手，运用关键层理论、材料力学理论及变形分析方法，从理论上对工作面4-2号煤层采动后造成的覆岩移动破坏规律进行研究，并对导水裂隙带发育高度进行了预测；以煤矿多次出现顶板离层水突水的1418工作面为地质原型，建立计算机数值模型和物理相似材料模拟实验模型，运用FLAC3D（有限差分）和UDEC（离散元）两种功能优势互补的数值模拟软件，直观地模拟1418工作面主采的4-2号煤层在实际采动过程中覆岩垮落及导水裂隙带发育情况，得出研究区导水裂隙带最大发育高度。同时通过相似材料模拟实验，综合分析得出离层的可能发育位置和煤层采动后导水裂隙带的最大发育高度。并通过分析确定离层空间可能发育的位置，离层水形成、发展及突水过程，从而总结玉华井田上覆岩层离层水突水机理，为提出有效的防治水措施和方案打好基础。
　　本文采用的多个模拟实验方法和所选参数得到了实测结果和理论分析的验证，故所得结论具有一定的可靠性。希望可以对今后煤矿的安全生产、经济的快速发展等起到一定积极的作用，同时希望对于焦坪矿区乃至于黄陇侏罗纪煤田在进行深部煤炭资源的开采时有借鉴作用和参考价值。

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1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 研究目标与研究内容

1.4 研究方法与技术路线

2 玉华井田地质特征及概况

2.1 自然地理与地质概况

2.2 水文地质特征

2.3 矿井充水因素分析

2.4 开采状况

2.5 本章小结

3 采动影响煤层顶板离层突水理论分析

3.1 采动煤层顶板覆岩破坏分带

3.2 覆岩破坏力学理论分析

3.3 覆岩离层水形成的基本理论

3.4 影响煤层上覆岩层变形的主要因素

3.5 导水裂隙带的形成与发展

3.6 煤层顶板突水影响因素分析

3.7 导水裂隙带高度的理论预计

3.8 本章小结

4 覆岩离层移动变形模拟研究

4.1 玉华煤矿1418工作面概况

4.2 煤层开采形成的导水裂隙带高度的发育规律

4.3 FLAC3D数值模拟实验

4.4 UDEC数值模拟实验

4.5 物理相似材料模拟实验

4.6 理论计算与模拟实验结果对比分析

4.7 本章小结

5 煤层顶板离层突水机理分析

5.1 离层水的产生与发展

5.2 离层水突水过程

5.3 离层水突水机理

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录