煤層底板綜合隔水性能及突水危險性預測研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、分類號:UDC:學校代碼:密級:博士學位論文煤層底板綜合隔水性能及突水危險性預測研究83311Studyoncomprehensivewaterresistancepropertiesofcoalseamfloorandwaterinrushriskprediction研究生:韭玉堊導學科專業(yè):果壁工猩研究方向:培養(yǎng)單位:煤炭科學研究總院2012年5月煤炭科學研究總院博士學位淪文摘要論文以蔚州礦區(qū)及單侯礦井地質(zhì)資料為依托,以理論分析、實

2、驗室實驗、相似模擬、數(shù)值模擬和現(xiàn)場驗證為綜合研究手段,從分析煤層底板突水的影響因素入于,研究煤層底板綜合隔水性能和突水危險性預測方法。首先采用定性和多源信息融合技術定量研究得出,蔚州礦區(qū)及單侯礦井底板突水的主控因素是斷層構造、隔水層厚度、水壓力及含水層富水性;將突水類型概化為完整型底板突水和構造型底板突水兩種模式,并以完整型底板突水作為本論文研究的重點。其次通過在實驗室開展底板不同巖性巖石全應力應變滲透性實驗,獲得在同等圍壓和滲透壓力作

3、用條件下巖石滲透率由小到大排列順序依次為泥巖、粉砂巖、細砂巖、中砂巖和粗砂巖,滲透率峰值主要發(fā)生在應變軟化階段,在煤炭開采過程中泥巖是好的隔水巖層。然后基于固流耦合理論的相似模擬實驗平臺和FLAC”數(shù)值模擬軟件,建立不同巖性及其組合結(jié)構底板的數(shù)值模型,研究了不同巖性組合結(jié)構煤層底板在礦壓和水壓力共同作用下的裂隙演化特征,底板采動破壞深度、承壓水導升高度和分布形態(tài),以及導水通道形成和突水的過程,提出承壓水固流耦合導升帶的概念。并以滲透性實

4、驗和模擬研究成果為依據(jù),提出考慮多因素的底板隔水性能的綜合評價方法。把煤層底板采動影響巖體自上而下劃分為四帶,即采動破壞帶、有效隔水層保護帶、承壓水固流耦合導升帶、承壓水原始導升帶,并將四帶根據(jù)水平方向上應力特點劃分為九個區(qū),根據(jù)底板巖體采動前后的滲透性劃分為三個區(qū),分別為滲透性增強區(qū)、滲透性減小區(qū)和滲透性不變區(qū)。在此基礎上,探討了承壓水固流耦合導升帶的形成機制,建立基于固流耦合理論的底板有效隔水層厚度突水危險性預測分區(qū)的判據(jù)。最后將該

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