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煤矿底板突水预测的突变理论研究

作　者: 左丽琼
导　师: 邵爱军
学　校: 石家庄经济学院
专　业: 矿产普查与勘探
关键词: 煤矿突水 突变理论 协同学理论 尖点突变模型 突水预测
分类号: TD745
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 376次
引　用: 4次
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内容摘要


我国华北型煤田的煤炭储量虽然巨大,但其下组煤受奥陶系岩溶承压水威胁很难开采。而随着煤层开采深度的增加,底板突水事故日趋频繁,给国家和人民的生命财产造成的损失越来越大。因此,开展煤层底板突水预测方法的研究是实现煤矿安全生产的重要保证,对指导矿山防治水、解放下部煤炭资源都具有十分重要的理论与现实意义。煤层底板突水预测是一个受多种因素综合影响的非线性问题。结合万年矿地质及水文地质特征,运用协同学理论、突变理论提出煤层底板突水预测方法,为解决矿井突水预测问题提供了一条新途径。主要工作如下:(1)分析了煤层底板突水的影响因素:如水压、隔水层等对底板突水的影响。(2)运用协同学理论分析了煤层底板系统间的相互协同关系;根据支配原理对万年矿10个突水实例进行了计算验证,验证结果和实际一致。(3)突变试验设计,首先,根据试验要求,在2~#煤13268工作面底板按不同深度设计埋设应力、应变、水压传感器,运用监测数据建立的底板突水预测的突变模型为单变量序列尖点突变模。然后,根据矿压、水压等实际监测数据进行底板突水预测,结果表明该工作面不发生突水的可能性较大。(4)运用突变理论建立力学突变模型,并对万年矿2~#-9~#六个煤层进行底板突水预测。结果表明不考虑断层时,上组煤2~#、4~#、6~#均不突水,而考虑断层时,这三个煤层的一水平均不突水,二、三水平均突水;下组煤8~#、9~#均突水,而7~#煤层的一水平不突水,二、三水平均突水。(5)运用支配原理和力学突变模型这两种预测方法,并根据万年矿127个钻孔资料分别对2~#、4~#、6~#、9~#煤层进行突水预测和分区。支配原理法的预测和分区为:矿区西南、西北部为安全区,中部为危险区,东南、东北部为高危区。力学突变模型法对各煤层的预测结果为2~#、4~#、6~#煤层全区均为安全区,而9~#煤层的预测分区与支配原理法一致。(6)对突水危险区及高危区提出底板突水防治措施,,如缩短工作面斜长、底板注浆保护、加强地下水动态监测等。因此,综合应用协同学与突变理论两种非线性研究方法,为矿山突水预测提供了新的科学理论和技术方法。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-21
  1.1 问题的提出  10-12
  1.2 国内外研究综述  12-18
    1.2.1 国外研究现状  12
    1.2.2 国内研究现状  12-18
  1.3 研究内容与技术路线  18-20
    1.3.1 研究内容  18-19
    1.3.2 技术路线  19-20
  1.4 本文创新点  20-21
第2章 万年矿水文地质条件  21-32
  2.1 自然地理概况  21-23
  2.2 地质概况  23-26
  2.3 井田水文地质条件  26-30
  2.4 突水概况  30-32
第3章 万年矿底板系统研究  32-40
  3.1 影响底板稳定性因素  32-36
    3.1.1 地质构造  32-33
    3.1.2 水压  33
    3.1.3 底板隔水层  33-34
    3.1.4 采动  34-35
    3.1.5 矿山压力  35-36
  3.2 底板系统分析  36-40
    3.2.1 基本特征  36-38
    3.2.2 非线性特征  38-40
第4章 协同学理论分析  40-51
  4.1 基本概念及基本原理  40-43
    4.1.1 基本概念  41-42
    4.1.2 基本原理  42-43
  4.2 底板系统协同学分析  43-51
    4.2.1 协同学分析  43-45
    4.2.2 支配原理分析  45-51
第5章 突变理论及其应用  51-73
  5.1 基本理论  51-60
    5.1.1 基本概念与基本理论  51-56
    5.1.2 Thom的初等突变类型  56-60
  5.2 分析方法  60-65
    5.2.1 齐曼(Zeeman)突变机构分析法  60-64
    5.2.2 经验公式分析法  64-65
  5.3 突变实验设计  65-73
    5.3.1 实验目的与原理  65-66
    5.3.2 实验设备与方案  66-70
    5.3.3 监测要求  70
    5.3.4 监测结果分析  70-72
    5.3.5 经费预算  72-73
第6章 万年矿底板突水预测  73-102
  6.1 数据分析  73-76
    6.1.1 矿压及其特征  73-75
    6.1.2 水压及其特征  75-76
  6.2 底板突水预测  76-86
    6.2.1 力学突变模型预测  76-83
    6.2.2 单变量序列尖点突变模型  83-85
    6.2.3 结果分析  85-86
  6.3 底板突水分区  86-101
    6.3.1 支配原理法  87-97
    6.3.2 突变模型法  97-101
  6.4 底板突水防治措施  101-102
结论  102-104
  主要成果  102-103
  不足与建议  103-104
参考文献  104-108
致谢  108-109
作者简介  109
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  109

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山安全与劳动保护 > 矿山排水与堵水 > 矿山水灾的预防和处理
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