陈家沟煤矿综放开采导水裂隙带高度研究

论文摘要

煤层开采引起覆岩移动变形破坏形成导水裂隙,可能使位于开采影响范围内的地表水、地下水溃入井下,不但严重危及矿井安全生产,而且严重损害矿区生态环境,在综放开采条件下这种危害表现的更为突出。因此,深入研究覆岩破坏导水裂隙带的发育高度和分布形态,对于提高煤炭资源回收率,保障矿井安全生产,保护矿区生态环境都具有重要的科学研究意义和应用价值。本文以华亭矿区陈家沟煤矿北汭河下三采区特厚煤层综放开采为研究对象,通过分析陈家沟煤矿地质、采矿条件,开采煤层上覆岩层结构及岩性特征,隔水层、含水层物理力学特性,影响导水裂隙带发育高度的主要因素,选择了井下仰孔双端封堵测漏方法进行现场观测。观测结果表明,特厚煤层综放开采较其他开采方法覆岩破坏程度更为严重,在导水裂隙带上部存在较为发育的离层空间,裂采比达到12.53;在分析观测研究成果的基础上,结合力学分析和数值模拟计算等研究方法,给出了导水裂隙带分布形态和最大高度;结合三采区范围内对应地表裂隙深度探测成果,分析给出华亭矿区北汭河下安全开采防水煤(岩)柱厚度计算方法。研究成果为进一步深入研究特厚煤层综放开采覆岩破坏规律奠定了基础,对华亭矿区水体下采煤具有一定指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外的研究现状及发展
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 研究的主要内容
• 1.5 技术路线
• 2 研究区概况
• 2.1 地形地貌
• 2.2 地质特征
• 2.3 水文特征
• 2.4 煤层赋存
• 2.5 开采现状
• 2.6 本章小结
• 3 导水裂隙带的形成及影响因素
• 3.1 导水裂隙带的形成
• 3.2 导水裂隙带高度影响因素
• 3.2.1 地质条件
• 3.2.2 覆岩岩性
• 3.2.3 采矿条件
• 3.2.4 关键层作用
• 3.2.5 时间因素
• 3.3 本章小结
• 4 导水裂隙带高度观测分析
• 4.1 观测方法选择
• 4.1.1 观测方法比较
• 4.1.2 井下仰孔双端封堵测漏
• 4.2 观测方案设计
• 4.2.1 观测巷道设计
• 4.2.2 观测钻孔设计
• 4.3 观测结果分析
• 4.3.1 钻孔施工
• 4.3.2 对比钻孔
• 4.3.3 68°观测孔
• 4.3.4 70°观测孔
• 4.3.5 72°观测孔
• 4.3.6 综合分析
• 4.4 本章小结
• 5 导水裂隙带高度数值计算
• 5.1 导水裂隙带高度力学分析
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 覆岩载荷计算
• 5.1.3 覆岩极限跨距计算
• 5.1.4 各岩层最大下沉空间计算
• 5.1.5 变形分析法确定导水裂隙带高度
• 5.2 导水裂隙带高度数值模拟
• 5.2.1 模型设计
• 5.2.2 模型边界条件
• 5.2.3 模型参数
• 5.2.4 判别准则
• 5.2.5 模拟结果
• 5.3 本章小结
• 6 防水安全煤（岩）柱厚度
• 6.1 概述
• 6.2 导水裂隙带高度对比分析
• 6.3 保护层厚度确定
• 6.4 地表裂缝深度确定
• 6.5 防水煤（岩）柱厚度计算
• 6.6 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录