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防水煤（岩）柱合理留设研究

作　者: 丁丹
导　师: 许光泉
学　校: 安徽理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 刘庄煤矿富水性与隔水性导水裂隙带高度防水煤(岩)柱高度
分类号: P618.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

合理留设煤(岩)柱高度,开采松散含水层下过多留设的防水煤柱,对解放浅部煤炭资源储量有着重要的意义。论文以淮南矿区的刘庄煤矿为例,通过开展矿区地质及水文地质条件分析、抽水试验以及土力学测试等工作,系统研究了新生界下部含水层的厚度分布及其富水性特征、下部粘土层的厚度分布特征与隔水性,及底部砾石层的厚度分布特征及其与富水性。结果表明,松散层下部含水层下段富水性为中等,底部砾石层的富水性极弱,可与下部粘土层一起作为复合隔水层。运用FLAC3D技术分别模拟拟上提1100、1300工作面在不同采高下条件下覆岩破坏高度、导水裂隙带的发育高度。利用数值模拟、经验公式以及相邻矿区经验计算导水裂隙带高度公式,确定了可行且较为合理的煤(岩)柱高度,并分别设计了拟开采工作面上提高度和范围,与原开采设计相比,煤(岩)柱高度减少44.0～80.6m。从而解放了工作面范围内积压的浅部煤炭资源,延长了矿井服务年限。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-16
1 绪论  16-22
  1.1 研究意义  16-17
  1.2 国内外研究动态  17-19
    1.2.1 国内研究现状  17-19
    1.2.2 国外研究现状  19
  1.3 研究内容  19-20
  1.4 研究方法与技术路线  20-22
    1.4.1 研究方法  20-21
    1.4.2 技术路线  21-22
2 刘庄矿区概况及水文地质条件  22-39
  2.1 研究区概况  22-29
    2.1.1 交通位置与自然地理概况  22-23
    2.1.2 地层概况  23-25
    2.1.3 构造概况  25-28
    2.1.4 拟上提工作面概况  28-29
  2.2 水文地质条件  29-39
    2.2.1 区域水文地质概况  29-31
    2.2.2 矿区主要含水层  31-33
    2.2.3 地下水补给、径流和排泄  33-34
    2.2.4 各含水层的水文地球化学特征  34-39
3 松散层下部含（隔）水层特征研究  39-51
  3.1 松散层厚度特征及影响因素  39-40
    3.1.1 松散层厚度分布特征  39-40
    3.1.2 松散层厚度分布的影响因素  40
  3.2 松散层下部各含（隔）层厚度特征及富（隔）水性评价  40-51
    3.2.1 松散层“下含下”的厚度分布特征及富水性评价  41-45
    3.2.2 松散层“下隔”的厚度分布特征及隔水性评价  45-48
    3.2.3 松散层底部砾石层的厚度分布特征及富水性评价  48-49
    3.2.4 松散层“下隔”+底部砾石层厚度分布特征  49-51
4 覆岩水文地质特征  51-58
  4.1 基岩风化带岩性特征  51
  4.2 11_(-2)、13_(-1) 煤层覆岩结构特征  51-55
    4.2.1 岩性结构特征  51-52
    4.2.2 11_(-2) 煤与13_(-1) 煤之间的泥岩、砂岩厚度分布特征  52-53
    4.2.3 13_(-1) 煤上覆泥岩、砂岩厚度特征  53-54
    4.2.4 覆岩力学特征  54-55
  4.3 裂隙结构特征与富水性评价  55-58
    4.3.1 以往抽水试验结果  55
    4.3.2 相邻工作面巷道裂隙出水分析  55-58
5 覆岩变形破坏规律研究  58-74
  5.1 覆岩变形破坏的机理  58-60
    5.1.1 开采厚度与煤层采空区的影响  59
    5.1.2 煤层开采方法与顶板管理技术的影响  59-60
    5.1.3 覆岩的岩性与岩层结构的影响  60
  5.2 覆岩变形破坏的数值模拟  60-71
    5.2.1 模拟软件概述  61-62
    5.2.2 模型的建立、边界条件及参数选择  62-66
    5.2.3 数值模拟分析  66-70
    5.2.4 模拟计算裂隙带高度  70-71
  5.3 经验公式法计算导水裂隙带高度  71-72
    5.3.1 拟上提1100 工作面按照经验公式计算导水裂隙带高度  71
    5.3.2 拟上提1300 工作面利用经验公式计算导水裂隙带高度  71-72
  5.4 相邻工作面导水裂隙带的实测值  72
  5.5 类比法计算导水裂隙带的发育高度  72-74
6 防水煤（岩）柱的留设与设计  74-89
  6.1 概述  74-77
    6.1.1 防水煤（岩）柱的功能  74-75
    6.1.2 防水煤（岩）柱留设原则  75
    6.1.3 防水煤（岩）柱的结构分析  75-77
  6.2 刘庄煤矿拟上提工作面导水裂隙带的发育高度  77-79
    6.2.1 数值模拟法  77
    6.2.2 相邻工作面的实测值  77
    6.2.3 经验公式法  77-78
    6.2.4 类比法  78-79
    6.2.5 拟上提工作面导水裂隙带高度预测  79
  6.3 防水煤（岩）柱留设的设计  79-81
    6.3.1 防水煤（岩）柱的尺寸设计  79-80
    6.3.2 防水煤（岩）柱的结构设计  80-81
  6.4 开采上限的确定  81-89
    6.4.1 121100 工作面开采上限的确定  81-85
    6.4.2 121300 工作面开采上限的确定  85-89
7 结论与建议  89-90
  7.1 结论  89
  7.2 建议  89-90
参考文献  90-94
附图  94-98
致谢  98-99
作者简介  99-100

防水煤（岩）柱合理留设研究

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