板集矿井石门巷道断层群导水性及可灌性研究

摘要

板集矿井工业广场西侧存在三条深掩埋断层，根据三维地震勘探资料，三条断层均断入太原群灰岩，同时与上部第四系松散层底部含水层相连通，板集矿井-735m回风石门、-735m轨道石门和-735m胶带机石门在井底车场将自西向东穿过这三条断层。鉴于断层处于深掩埋状态，且相互之间距离较近，断层影响带宽度很大，同时考虑到与断层群接触的含水层的范围，对该断层群在天然应力状态下及巷道开挖之后的重分布应力状态下，其导水性进行评价具有重要意义。 本文考虑深掩埋断层在三维空间的形态、位置及产状的不确定性，每条断层带采用两个不同深度的钻孔进行控制与判定；鉴于断层带与含水层之间的显著差别，通过对各断层带常规水文地质试验数据的处理，采用数理统计与定性分析的方法，获得了反映含水层水文地质性质的图形与特征数据，对各断层在天然应力状态下的导水性进行评价：采用有限元软件ANSYS10．0，考虑在断层带的影响下，对巷道开挖的重分布应力进行研究，进而获得重分布应力的状态及张应力的分布范围；通过对断层带的压水试验数据进行处理，采用半定量方法，对断层带在重分布应力状态下的导水性进行分析、评价；利用压水试验所获得的岩石透水率，结合岩体的可灌比，对断层带岩体的可灌性进行评价。 综合所有结论，对断层带岩体在天然应力状态及巷道开挖之后的重分布应力状态的导水性进行评价，对巷道开挖的影响做出分析，针对巷道开挖时，需采取的相应工程措施进行了提议。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容及意义

1.4 研究思路与技术路线

2研究区地质概况

2.1 井田位置与交通

2.2 构造概况

2.2.1 区域构造

2.2.2 井田构造

2.2.3 研究区构造

2.3 可采煤层

2.4 水文地质条件概况

2.4.1 区域水文地质概况

2.4.2 板集井田松散含水层划分特征

2.4.3 矿井充水因素分析

3 研究区钻孔揭露断层群概况

3.1 概述

3.2 钻探工程设计与技术要求

3.2.1 钻孔布置

3.2.2 取样及测井

3.3 钻孔揭露断层概况

3.3.1 BF33 断层揭露概况

3.3.2 BF34 断层揭露概况

3.3.3 F512 断层揭露概况

3.3.4 断层带特征信息对比

3.4 断层带工程地质性质对巷道开挖的影响评价

4 天然应力状态下断层群导水性及太原群灰岩富水性评价

4.1 概述

4.2 抽水试验方法设计与技术要求

4.3 断层带天然应力状态下导水性分析与评价

4.3.1 信息获取及分析依据

4.3.2 断层带天然应力状态下导水性评价

4.4 太原群灰岩富水性分析与评价

4.4.1 统计工作

4.4.2 图形工作

4.4.3 太原群灰岩富水性评价

4.5 天然应力状态下断层群导水性对巷道开挖的影响评价

5 巷道开挖重分布应力研究

5.1 软件简介

5.1.1 ANSYS软件概况

5.1.2 ANSYS的组成

5.1.3 ANSYS的技术特点

5.1.4 ANSYS的功能

5.2 有限元法简介

5.2.1 有限元法概述

5.2.2 有限元原理简介

5.3 数值计算模型

5.3.1 模拟区概况

5.3.2 计算范围

5.3.3 原岩应力模拟及边界条件

5.3.4 巷道围岩物理力学参数取值

5.3.5 屈服准则

5.3.6 断层带模拟及算法选择

5.3.7 巷道开挖模拟

5.4 数值模拟结果

5.4.1 巷道开挖前模型模拟结果

5.4.2 巷道开挖后模型模拟结果

6 重分布应力状态下断层群导水性评价

6.1 概述

6.2 压水试验方法设计与技术要求

6.3 压水试验基本原理

6.4 断层带重分布应力状态下导水性分析与评价

6.4.1 信息获取及分析依据

6.4.2 断层带重分布应力状态下导水性评价

6.5 重分布应力状态下断层群导水性对巷道开挖影响评价

7 断层群可灌性评价

7.1 概述

7.2 裂隙岩体可灌性及评价方法简介

7.2.1 基本概念

7.2.2 岩体可灌性评价方法简介

7.2.3 基于岩体透水率与耗浆率的灌浆准则

7.3 断层带岩体可灌性评价

7.3.1 BF33 断层可灌性评价

7.3.2 BF34 断层可灌性评价

7.3.3 F512 断层可灌性评价

8 结论及研究中存在的问题

8.1 主要结论

8.2 本次研究的不足之处

参考文献

附图A-A'实际剖面图

致 谢

作者简介及读研期间主要科研成果