神东矿区超高导水裂隙带研究

论文摘要

神东矿区主要开采侏罗系煤层,煤层埋深变化为100-400m,覆岩强度由软弱至中硬不等,矿区覆岩原生裂隙发育差异性较大,在开采实践中曾发生过工作面因导水裂隙带超高而导致的顶板突水事故,给矿井安全生产造成严重影响。本文综合运用理论研究、数值模拟和现场实测的方法,探究覆岩破坏分带特征和参数,并对超高导水裂隙带形成的主要影响因素进行了重点探讨。通过覆岩三带分布特征的现场实测,可知3个矿井具有正常的冒落带高度,导水裂隙带高度却相差甚远,寸草塔矿43115工作面导水裂隙带高度25.21m,裂采比10.9,与根据中硬岩层与软弱岩层条件下的计算高度相吻合；而布尔台煤矿23101工作面和补连塔煤矿31401工作面导水裂隙带超高,分别为146m和142.5-155.95m,裂采比48.7和32.39-35.44,是中硬岩层条件下导水裂隙带高度的1.9-3倍。采用理论分析与UDEC数值模拟相结合的方法对导水裂隙带发育的多个影响因素进行综合分析,超高导水裂隙带的主要影响因素为覆岩力学结构和岩体结构的差异。寸草塔煤矿43115工作面基岩强度大,覆岩运动特征为薄岩层、多阶段、快发展,小范围岩石的多次垮落,岩石容易碎胀发育,及时充填采空区,缓解岩层的破坏发育,与中硬岩层条件下的导水裂隙带高度相吻合,属于正常导水裂隙带；而布尔台煤矿23101工作面基岩强度相对小,基岩中下部岩层原生裂隙发育,改变了岩体的完整形态,使之结构发生质的变化,岩层极易垮落。覆岩运动为厚岩层,多阶段、慢发展,多岩层的同步垮落,导致离层空间大,容易沟通原生裂隙,形成超高导水裂隙带。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容和方法
• 2 矿井地质概况
• 2.1 布尔台煤矿矿井概况
• 2.2 寸草塔煤矿矿井概况
• 2.3 补连塔煤矿矿井概况
• 2.4 矿井地质概况对比
• 2.5 小结
• 3 覆岩破坏类型实测及理论分析
• 3.1 覆岩"三带"理论预计
• 3.2 现场实测
• 3.3 覆岩破坏参数的确定
• 3.4 覆岩破坏影响因素分析
• 3.5 小结
• 4 覆岩破坏特征模拟
• 4.1 软件介绍
• 4.2 覆岩破坏模型建立
• 4.3 不同影响因素条件下的覆岩破坏特征模拟
• 4.4 小结
• 5 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间的主要研究成果