软弱顶板重复采动下导水裂隙发育规律及开采上限研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:CHENHUANHUAN7
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随着我国东部矿区浅部煤炭资源的逐步枯竭,大量煤矿的开采条件日趋复杂,尤其在东部矿区,向深部开采、各类水体(含松散层下)及建筑物下开采是近年来我国东部矿区煤炭资源开采面临的主要问题。论文以位于山东省的龙口矿区为例,针对该矿区面临的海域下软岩顶板条件及多煤层重复开采问题,重点研究在该区典型矿井软岩顶板的含隔水层结构条件、海水及第四系含水层水的下渗界面的基础上,采用理论分析、模拟研究、实测对比等方法研究重复采动下软弱顶板的叠加破坏特征,最后确定多煤层重复采动条件下的安全开采上限。论文的主要研究成果如下:(1)利用现有勘探资料,结合相关理论研究分析确定了研究区第四系松散层“复合型含隔水层”的结构特征;利用水化学分析,水文观测法研究了海水及浅层地下水的水质、水位差异,综合确定了研究区内海水的下渗界面为第四系“一隔”,第四系“下含”入渗下界面为基岩风氧化带隔水层;从偏安全角度判定研究区的水体采动等级为I级。(2)通过FLAC3D数值模拟、相似材料模拟研究了软弱顶板上行重复采动下的叠加破坏效应,结合经验公式、导高实测资料对比,结果表明:发育高度方面,上层煤4m采厚条件下采空区两侧导水裂缝带最大高度为55m,进入泥岩、钙质泥岩层组;发育形态方面,研究区软弱的岩层结构条件使采空区前后方难以形成足够支撑,会形成“梯台”型导水裂缝带发育的基本特征。研究区两层煤间距大于叠加效应影响的临界值12m,上行重复开采时二者的叠加破坏效应不明显。(3)在上述研究成果基础上,以不波及第四系“下含”为基本原则,确定H1105工作面正常部位防水煤岩柱尺寸67m,断层处防水煤岩柱尺寸78m;采厚4m时,开采上限综合确定为-168m,且基岩厚度及保护层厚度在工作面范围内满足防水煤岩柱留设要求。最后,结合H1105工作面的地质、水文地质结构特征,综合评价了上行开采的可行性和安全性,研究区具备上述设计开采上限条件下安全开采的基本水文地质条件。论文的研究成果对于水体下软岩顶板重复采动条件下的地下水流场演化、下渗界面分析、覆岩破坏规律研究及开采上限综合确定等方面具有重要的实践价值。该论文有图88幅,表30个,参考文献101篇。
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