刘店煤矿太原组灰岩水对10煤层安全开采的影响及突水水源判别研究

论文摘要

安徽淮北刘店煤矿位于涡阳向斜的东翼,为一倾向北北西的单斜构造,矿区内较大的断层八里槽正断层（DF1）、大高家正断层、马店集正断层和宿北正断层将矿区分割成三大块。矿井下太原组灰岩含水层隐伏于10煤下50～60m不等的范围内,而且奥灰之上的太灰共有14层,太灰总计厚度40m左右。在1～4灰浅部灰岩处充填裂隙较发育,局部具溶蚀现象。灰岩含水层在断层的错动下使主采煤层10煤与太灰断距拉近,结合高压太灰水会给开采10煤造成突水威胁。本文首先在查阅国内外有关防治水文献、灰岩水赋存条件及其研究现状以及地下水研究方法的基础上,系统分析了灰岩水文地质条件。通过模糊综合评判得出太灰水的径流极弱。利用突水系数理论、板模型理论以及FLAC数值模拟预测底板是否突水,利用数值模拟对井田断层的导水性,以及在采动效应下,断层突水危险性也进行了探讨。通过矿井的突水强度和危险性分析发现,即使发生采场底板突水,最大涌水量仅63.92m3/h,突水强度小,突水量中等。对煤矿的安全生产的影响不是很大,对矿井排水系统生成的压力非常微弱。最后,本文利用了两种水源判别理论,即灰色判别法和模糊判别法,对刘店矿矿井突水水源判别进行了验证,表明两种水源判别方法精确度较高,刘店煤矿在煤层开采突水的时候可以利用这两种方法对水源进行综合判别,从而为矿井在突水时期采用相应的防治水措施提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 存在的问题及发展方向
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 1.4 论文工作内容和工作量
• 2 刘店井田地质概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 地层特征
• 2.2.1 地层
• 2.2.2 煤层
• 2.3 区域及矿井构造
• 2.3.1 区域构造
• 2.3.2 矿井构造
• 2.4 井田水文地质特征
• 2.4.1 地形地貌及地表水
• 2.4.2 新生界松散层含、隔水层水文地质特征
• 2.4.3 碎屑岩类含、隔水层
• 2.4.4 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层
• 2.5 邻近生产矿井水文地质特征
• 3 10煤底板灰岩水文地质条件分析
• 3.1 太灰含水层内部结构及岩溶发育情况
• 3.1.1 太原组一灰顶标高
• 3.1.2 1-4灰含水层岩性分析
• 3.1.3 1-4灰岩岩溶发育情况分析
• 3.2 灰岩水区域径流特征
• 3.2.1 太灰水区域径流特征
• 3.2.2 奥陶系灰岩水区域径流特征
• 3.3 刘店井田太灰水化学特征
• 3.4 1-4灰含水层段径流强弱模糊综合评判
• 3.4.1 模糊综合评判原理简介
• 3.4.2 模糊综合评判计算
• 3.5 灰岩水文地质条件及富水性分析
• 3.6 本章小结
• 4 底板灰岩水突水性分析
• 4.1 底板裂隙突水
• 4.1.1 底板岩石物理力学特征
• 4.1.2 底板隔水层特征
• 4.1.3 10煤底板裂隙突水预测
• 4.2 断层的导水性和突水危险性
• 4.2.1 断层的导水性分析
• 4.2.2 断层突水危险性数值模拟分析
• 4.3 井田陷落柱发育的可能性分析
• 4.4 本章小结
• 5 矿井突水强度及危险性分析
• 5.1 矿井涌水量计算的范围、方法及公式选择
• 5.2 矿井涌水量预算
• 5.2.1 可采煤层顶底板砂岩裂隙水进入矿井的涌水量
• 5.2.2 太原组灰岩岩溶裂隙含水层突水量预算
• 5.3 太灰突水危害性评述
• 5.4 本章小结
• 6.刘店煤矿突水水源判别研究
• 6.1 不同离子成分差异分析
• 6.2 水源判别灰色关联度分析
• 6.2.1 灰色关联度分析法原理
• 6.2.2 数学模型的建立
• 6.2.3 灰色关联度水源判别应用
• 6.3 水源判别模糊评判
• 6.3.1 模糊判别原理
• 6.3.2 数学模型
• 6.3.3 模糊识别模式在刘店煤矿水源判别中的应用
• 6.4 本章小结
• 7 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢