巨厚顶板砂岩含水层下煤层开采矿井涌水量预测研究

摘要

彬长矿区位于黄陇侏罗系煤田，上组煤开采主要受顶板水害影响，随着区域开采强度逐渐加强，水害问题日益突出。具体表现在单个工作面涌水量较大，持续时间较长，严重威胁矿井安全生产。同时，在矿井涌水量计算中，一般将巨厚洛河组砂岩含水层视为一个含水层考虑，忽视了其具有上、下段分层特征，往往计算的结果与实际矿井涌水量相差较大。因此，为了保障矿井实现安全、高效开采，亟需对顶板覆岩破坏规律和矿井涌水量准确预测进行深入研究。
　　本次研究选取彬长矿区亭南煤矿为研究对象，通过文献查阅、资料分析、钻探、水文地质试验、物理相似模拟、数值模拟等方法，开展相关研究。
　　首先通过对亭南煤矿以往勘探资料，地层岩性与厚度、上下层段间水力联系、水化学特征、富水性等方面资料分析，研究白垩系洛河组含水层上、下段分层特征，指出上、下段间的岩性组成、富水性等方面存在明显差异，且上、下段间水力联系较弱。在矿井涌水量计算中，对巨厚洛河组砂岩含水层需分层考虑，并确定上段平均厚度约为190.75m，下段平均厚度约为99.61m。
　　其次结合现场实测、相似材料模拟和数值模拟等方法研究该区域典型覆岩结构顶板破坏规律，同时根据该区域典型的大尺度结构性“软弱-坚硬-软弱-坚硬”复合型覆岩结构，指出煤层顼板导水裂缝带发育较高的原因。
　　最后结合白垩系洛河组分层及典型覆岩结构综放开采顶板破坏规律的研究成果，采用传统大井法、倒置非完整大井法和数值法对矿井涌水量进行预测，并将预测水量与实际水量进行对比，分析各方法的优劣，指出倒置非完整大井法计算结果更接近矿井实际涌水量，是适合该区域巨厚顶板砂岩含水层矿井涌水量的预测方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及存在的主要问题

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 存在的问题

1．3 研究内容、方法与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 技术路线

第2章 亭南煤矿地质及水文地质概况

2．1 矿井概况

2．2 地质概况

2．2．1 地层

2．2．2 构造

2．3 水文地质条件

2．3．1 地下水补给、径流和排泄条件

2．3．2 含、隔水层

第3章 彬长矿区巨厚洛河组砂岩含水层赋存特征

3．1 地层岩性垂向变化特征

3．2 富水性垂向变化特征

3．3 岩石力学性质垂向变化特征

3．4 水化学垂向变化特征

3．5 含水层分层特征确定

第4章 典型煤层覆岩结构综放开采覆岩破坏规律

4．1 覆岩破坏高度影响因素分析

4．2 覆岩破坏高度现场实测与模拟

4．2．1 现场实测

4．2．2 覆岩破坏相似材料模拟

4．2．3 覆岩破坏数值模拟

4．3 典型覆岩结构破坏规律研究

第5章 巨厚顶板砂岩含水层涌水量预测

5．1 多方法涌水量预测

5．1．1 大井法涌水量预测

5．1．2 倒置非完整大井法涌水量预测

5．1．3 数值法涌水量预测

5．2 预测水量与实际水量对比分析

5．3 巨厚顶板砂岩含水层涌水量预测方法

第6章 结论

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果