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复杂断裂带对上覆岩体破坏规律及突水灾害预测的研究

作　者: 张占斌
导　师: 孙世国
学　校: 北方工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 数值模拟导水裂隙带突水预测防治措施
分类号: TD745
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 37次
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内容摘要

复杂工程地质条件下特厚煤层开采的突水问题,属于世界性难题；本文以抚顺老虎台矿为例,针对复杂断裂带、特厚煤层综放开采诱发上覆岩体的破坏规律及其导水裂隙带高度的演变规律进行了研究,并取得了如下成果：(1)多个工作面复合扰动作用,使得上覆岩体受到重复破坏,导致地表出现大面积塌陷区,并汇集大量积水,这些积水直接补给地层或直接渗入工作面。针对断裂带与地下采区的关系,系统模拟了不同开挖量对上覆岩体及断裂带的影响特点与破坏规律,揭示了断裂带活化突水机理和地表沉陷盆地的移动规律。(2)通过工程物探和上覆岩体破坏规律的研究,确定了开挖量对导水裂隙带高度的影响规律。(3)应用BP-神经网络及渗流场分析两种方法对顶板突水进行了预测分析,依据观察饱和度图及矢量图判断突水的概率。(4)针对老虎台矿特定的水文地质条件,提出了相应的防治水措施；地表防治水主要采取补充健全地质勘探系统、铺整河床等措施；井下防治水主要采取建立排水系统、输水降压、留设煤柱等措施；通过地表及井下的综合防治措施,可以达到防治突水的目的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-10
  1.1 选题的目的和意义  7
  1.2 国内外研究现状  7-9
    1.2.1 上覆岩体结构破坏理论研究现状  8
    1.2.2 断裂带存在对覆岩破坏规律的研究现状  8
    1.2.3 断裂带突水机理研究现状  8-9
    1.2.4 突水预测的究现状  9
  1.3 主要研究内容  9-10
  1.4 技术路线  10
2 上覆岩体破坏属性及顶板突水影响因素分析  10-17
  2.1 地下开采诱发上覆岩体破坏属性分析  10-12
  2.2 顶板突水影响因素分析  12-14
    2.2.1 顶板突水水源  12-13
    2.2.2 顶板突水通道  13-14
  2.3 断裂带存在对覆岩破坏特点分析  14-15
    2.3.1 导水裂隙带形状的变化  14-15
    2.3.2 影响上覆岩体破坏的因素分析[  15
  2.4 断裂带的活化  15-17
    2.4.1 断裂带的活化机理  16
    2.4.2 断裂带的性质及应力状态分析  16
    2.4.3 影响断裂带活化的因素  16-17
3 老虎台煤矿井的水文地质条件分析  17-22
  3.1 井田交通地理  17-18
  3.2 煤矿地质条件  18-19
    3.2.1 煤矿地层  18
    3.2.2 煤矿地质构造  18-19
  3.3 煤矿水文条件  19-22
    3.3.1 地表水  19-20
    3.3.2 地下水  20-21
    3.3.3 地下水的补给、径流、排泄条件及各含水层间水力联系  21-22
  3.4 充水因素分析  22
    3.4.1 第四系冲积砂及砾石孔隙含水层对煤层的影响  22
    3.4.2 古近系西露天组泥灰岩裂隙含水层对煤层的影响  22
    3.4.3 白垩系龙凤坎组砂砾岩含水层对煤层的影响  22
    3.4.4 断层裂隙带对煤层充水的影响  22
4 数值模拟  22-47
  4.1 数值模拟概况  22-23
  4.2 数值模拟分析  23-46
    4.2.1 模型建立  23-24
    4.2.2 岩石力学参数的选取  24-25
    4.2.3 不同开挖量对断裂带处应力状态的影响  25-33
    4.2.4 不同开挖量对地表沉陷的影响  33-42
    4.2.5 不同开挖量对上覆岩体破坏的影响  42-46
  4.3 小结  46-47
5 突水预测  47-72
  5.1 BP神经网络突水预测  47-54
    5.1.1 神经网络的基本概念  47
    5.1.2 BP神经网络模型结构  47-48
    5.1.3 BP神经网络构建  48-50
    5.1.4 应用BP神经网络预测突水  50-54
    5.1.5 BP网络的局限性  54
  5.2 渗流场数值分析与突水预测  54-65
    5.2.1 渗流的基本理论  54-55
    5.2.2 渗流模型分析  55-65
  5.3 物探资料分析  65-71
    5.3.1 瞬变电磁物性前提  65-66
    5.3.2 物探资料图  66-71
    5.3.3 资料分析  71
  5.4 小结  71-72
6 防治水措施  72-75
  6.1 地表防治水  72-73
  6.2 井下防治水  73-74
  6.3 提高员工素质  74-75
结论  75-79
参考文献  79-84
攻读学位期间发表论文及参与项目  84-85
致谢  85

复杂断裂带对上覆岩体破坏规律及突水灾害预测的研究

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