杨庄矿深部采区6煤底板太灰突水危险性评价

摘要

我国是产煤大国，其中90％的原煤总产量属于矿井开采。然而，由于煤矿复杂的水文地质条件和开采水平逐渐延伸，受水害威胁的煤约占探明储量的27％[1]。华北型煤田是我国主要的聚煤区，下组煤层开采普遍受煤系地层底板强含水层威胁[2]。淮北杨庄矿为华北型煤矿，6煤层的开采受底板石炭系太原组及中奥陶统石灰岩突水威胁。其中三水平的Ⅳ1、Ⅳ2采区为深部采区，底板水压较浅部增大，突水程度也进一步加大。因此预测6煤层底板突水危险性，确保矿井安全生产具有重要的现实意义。
　　在收集水文地质资料的基础上，分析了研究区的地质条件、水文地质条件，通过6煤底板隔水层岩性组合、厚度、岩体结构特征和岩体类型分析，评价了Ⅳ1、Ⅳ2采区6煤底板隔水能力，结论是隔水性能较好;通过水力压裂法测试6煤底板的阻水性，得出薄层岩体渗透性高，阻水能力弱，厚层较完整岩体渗透性较低，阻水能力较好的结论;通过分析研究区太原组灰岩的埋深，单位涌水量的变化规律和水位特征，得出研究区太原组一～四灰含水层组富水性等级为弱至强富水性，岩层的渗透性随着含水层的埋深增大而减小;运用数值模拟技术(FLAC3D)，模拟在开采条件下6煤层底板岩体的破坏规律，确定了底板破坏最大深度;采用多元信息综合评价法，选取灰岩含水层富水性，含水层水压，底板砂岩率，有效隔水层厚度，断裂分维值和断层密度6个指标，对研究区6煤底板进行突水危险性评价。与突水系数法所做的评价结果进行对比分析。结论是多元信息综合评价方法在预测煤层底板突水危险性时有较强的适用性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 底板突水理论

1．2．2 煤矿地质信息的多元信息拟合技术

1．3 研究内容、方法及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 解决关键技术问题

1．3．3 技术路线

1．4 主要完成工作量

2 研究区概况

2．1 矿井自然地理与交通

2．2 地质概况

2．2．1 地层

2．2．2 煤层

2．2．3 构造

2．3 矿井水文地质条件

2．3．1 含隔水层

2．3．2 矿井主要充水含水层特征

3 6煤层底板隔水性能评价因子分析

3．1 太原组灰岩富水性特征

3．1．1 含水层埋深条件

3．1．2 单位涌水量

3．1．3 含水层水位特征分析

3．2 底板岩层岩性组合分析

3．3 底板隔水层厚度分析

3．3．1 6煤底板至1灰顶间距

3．3．2 有效隔水层厚度

3．4 底板岩体类型

3．5 底板岩体结构特征

3．5．1 底板构造分维值

3．5．2 煤层底板岩体结构划分

3．5．3 煤层底板断层密度分布

4 6煤底板岩石物理力学性质

4．1 煤层底板岩石物理力学试验

4．2 隔水岩层阻水系数测试

4．2．1 实验原理

4．2．2 试样制造

4．2．3 实验过程及结果分析

5 底板破坏规律研究

5．1 FLAC3D简介

5．2 工作面概况

5．3 数值模拟

5．3．1 模型建立

5．3．2 边界条件及力学参数的选择

5．3．3 底板采动应力演化规律

5．3．4 底板采动破坏深度确定

5．4 底板采动破坏深度理论计算

5．4．1 统计公式法

5．4．2 理论计算法

6 6煤层采动底板突水危险性评价

6．1 突水危险性评价方法的确定

6．1．1 突水危险性评价方法概述

6．1．2 影响因子权重确定方法

6．2 评价因子权重计算

6．2．1 层次分析权重计算

6．2．2 熵权系数法权重计算

6．2．3 综合评价权重计算

6．3 6煤层开采底板突水危险性

6．3．1 综合评价模型

6．3．2 6煤底板突水危险性分区

7 结论和建议

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要成果