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含水层下综采工作面缩小防护煤柱开采可行性研究

作　者: 常红伟
导　师: 杨本水
学　校: 安徽建筑工业学院
专　业: 结构工程
关键词: 导水裂隙带数值模拟安全煤岩柱基岩风化带
分类号: TD823
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

厚约280m的松散层覆盖在界沟煤矿所开采煤层上且松散层下部有约30.4m的“四含”,由于所开采煤层上直接被“四含”所覆盖,对所开采煤层的安全生产形成威胁。本文经相似实验数据采集分析和计算机数值模拟计算分析研究,对界沟煤矿中央采区1010工作面上覆“四含”的富水性特征、基岩风化带的工程地质特性、开采煤层的组合特征等进行分析研究,获得四含含水层中含粘量较高、富水性弱、渗透性差,且迳流、补给、排泄条件不畅；基岩风化带属软弱岩层,主要成分为砂岩和泥岩,经风化后其主要成分为高岭石和伊利石；塑性增大,在上覆松散层重力的作用下被逐渐压实,丧失储导水能力,使基岩风化带富水性变弱,原来可以储导水的风化岩层、构造裂隙变成了隔水层及隔水体。另外,在煤层采动过程中,由风化基岩强度降低造成的可塑性可以抑制导水裂隙带高度的发育。通过现场观测的“两带”高度以及计算机数值模拟计算,分析了界沟煤矿中央采区1010工作面10煤层上岩层移动特征,给出所采煤层工作面的最大冒落带高度及最大导水裂隙带高度分别为6.9m、25.3m；据此提出煤岩安全柱留设方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
Contents  9-10
插图清单  10-12
列表清单  12-13
第一章绪论  13-19
  1.1 问题的提出  13
  1.2 国内外研究现状  13-16
    1.2.1 国外研究现状  13-14
    1.2.2 国内研究现状  14-16
  1.3 论文研究的意义及主要完成工作  16-19
    1.3.1 论文意义  16
    1.3.2 论文研究手段及内容  16-19
第二章矿区概况与水文地质特征  19-27
  2.1 矿区概况  19-20
  2.2 矿井煤层  20
  2.3 井田构造  20-23
  2.4 矿井水文地质特征  23-27
    2.4.1 地面水系  23
    2.4.2 含、隔水层的划分及特征  23-27
第三章第四系含水层工程地质特征及富水性研究  27-45
  3.1 新地层底部土体含水层形成分布规律  27-35
    3.1.1 “四含”结构分布特征  34-35
  3.2 “四含”沉积结构特征研究  35-41
    3.2.1 “四含”沉积物成分分析  35-40
    3.2.2 “四含”沉积颗粒粒度分析  40-41
  3.3 “四含”的水理特性及富水性评价  41-42
    3.3.1 “四含”的水理特性  41-42
    3.3.2 “四含”的富水性评价  42
  3.4 1010工作面工程地质条件  42-45
    3.4.1 煤层顶底板砂岩含水性及汇水特性  43
    3.4.2 基岩风化带含隔水性及其对开采的影响  43-45
第四章 10煤层覆岩破坏演化数值模拟分析  45-69
  4.1 概述  45
  4.2 FLAC~(3D)原理说明  45-48
  4.3 确立几何模型  48-50
  4.4 所涉及的岩石物理力学参数  50
  4.5 覆岩数值模拟结果分析  50-69
    4.5.1 应力及位移分析  50-63
    4.5.2 塑性区破坏分析  63-66
    4.5.3 分析结果  66-69
第五章煤岩柱质量与含隔水性能研究  69-75
  5.1 1010工作面煤岩柱质量及含隔水性分析  69-72
    5.1.1 岩体力学强度测试结果与分析  69-71
    5.1.2 矿物微观分析  71-72
    5.1.3 彩色电视对10煤层顶板原生裂隙的探测  72
  5.2 防护煤柱质量和隔水能力分析评价  72-75
第六章 1010工作面导水裂隙带高度及煤岩柱合理留设  75-79
  6.1 第四系松散含水层水文地质条件评析  75
  6.2 中央采区开采上限和煤岩柱合理留设的计算设计  75-79
    6.2.1 按照“三下”采煤规程计算设计  76-77
    6.2.2 中央采区1010工作面的模拟计算及实测结果  77-79
第七章主要结论  79-81
  7.1 主要结论  79-80
  7.2 存在问题及展望  80-81
参考文献  81-85
致谢  85-87
作者简介及读研期间主要科研成果  87

含水层下综采工作面缩小防护煤柱开采可行性研究

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