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《西安科技大学》 2009年
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浅埋煤层粘土隔水层的采动隔水性研究

蔚保宁  
【摘要】: 本文在对榆神府矿区地质资料分析研究的基础上,通过物理相似模拟实验、数值模拟实验和理论分析相结合的方法,以导师承担的国家自然科学基金项目“浅埋煤层地表隔水层的采动隔水性研究”等课题为依托,对浅埋煤层长壁开采上覆岩层粘土隔水层的采动隔水性等问题进行了深入研究,为保水开采提供了科学依据,研究结果对丰富浅埋煤层保水开采具有一定的理论意义,可为同类研究提供借鉴。 针对粘土隔水层的力学性质、水理性质,运用土力学的一般方法对其原状土样和重塑土样进行了实验分析,实验得出了离石黄土和三趾马红土的渗透性和膨胀性随着水头压力、饱和度及时间等因素的变化规律,为进一步研究其采动隔水性奠定了基础。以榆树湾井田为研究对象,通过物理相似模拟实验,验证了相似实验材料及配比选取的正确性,实验研究得出了浅埋煤层长壁开采条件下上覆粘土隔水层裂隙的分布和发育规律,确定了开切眼、工作面上方形成的“下行裂隙”是潜水流失的最主要通道,研究发现除了采动影响“下行裂隙”的发展外,粘土隔水层本身的膨胀性和遇水软化性是减缓“下行裂隙”发展以致弥合的主要因素。应用FLAC数值模拟软件,分析了粘土隔水层在不同的采动参数影响下的应力应变场,进一步验证了在不同的采动参数影响下“下行裂隙”的发育规律。 粘土隔水层的采动隔水性是能否实现保水开采的关键因素,实验研究得出,基岩破断运动是影响导水裂隙带“上行裂隙”发育的主要因素,粘土隔水层的水理性是影响隔水层上层面“下行裂隙”弥合的主要因素,“上行裂隙”和“下行裂隙”的关系决定着隔水层的隔水稳定性。基于粘土隔水层的水理性和影响裂隙发育的主要采动因素,得出了关于粘土隔水层采动隔水性的“裂隙弥合”模糊综合评价判据,为确定粘土隔水层的采动隔水性提供了理论依据。最后,从粘土隔水层的主要采动影响因素,定性的提出了一些保水开采的措施。
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU41

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 范钢伟;浅埋煤层开采与脆弱生态保护相互响应机理与工程实践[D];中国矿业大学;2011年
2 李涛;陕北煤炭大规模开采含隔水层结构变异及水资源动态研究[D];中国矿业大学;2012年
3 张沛;浅埋煤层长壁开采顶板动态结构研究[D];西安科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 曹明;近浅埋煤层长壁工作面顶板来压机理研究[D];西安科技大学;2010年
2 彭志德;安山煤矿巷道顶板结构破坏机理及其控制[D];西安科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 李德波;柳春明;杨丽茵;;2010年和2020年全国煤炭供需预测[J];电力技术经济;2007年02期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 苏永华;何满潮;孙晓明;;岩体模糊分类中隶属函数的等效性[J];北京科技大学学报;2007年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 王双明;范立民;黄庆享;王文科;杨泽元;申涛;;榆神府区煤水地质特征与科学开采[A];第七次煤炭科学技术大会文集(上册)[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 张庆文;云南省金属产业循环经济发展模式研究[D];昆明理工大学;2010年
3 温世亿;膨胀土渠坡若干关键技术问题研究[D];武汉大学;2010年
4 张文志;开采沉陷预计参数与角量参数综合分析的相似理论法研究[D];河南理工大学;2011年
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7 康荣;高应力软碎煤岩区废矸置换煤炭资源开采研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
8 徐乃忠;低透气性富含瓦斯煤层群卸压开采机理及应用研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
9 董书宁;干旱、半干旱复杂矿区水资源系统优化配置及综合利用[D];长安大学;2011年
10 杨志梁;我国能源、经济和环境(3E)系统协调发展机制研究[D];北京交通大学;2011年
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1 陈轶;浅埋深弱粘结薄基岩采面覆岩层移动规律及支架阻力研究[D];河南理工大学;2010年
2 刘国磊;山地浅埋煤层开采覆岩运动规律与结构特征研究[D];山东科技大学;2010年
3 张伟杰;基于渗流—应力耦合作用的裂隙型底板突水机理及危险性预测研究[D];山东科技大学;2010年
4 曾庆铭;煤炭开采对地下水资源的破坏机理和保护对策研究[D];山东科技大学;2010年
5 张继华;急倾斜中厚煤层软底综采采场矿压规律及其控制研究[D];山东科技大学;2010年
6 徐义洪;渗流作用下深部矿场采动围岩的传热机理研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 张瑞禹;改良风积土物理力学性质试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 代金秋;采空区充填控制覆岩沉降相似模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 王晓华;辽西风积砂土振动液化的试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 王晶;两巷矸石回填后的影响及作用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 翟所业,贺宪国;巷道围岩塑性区的德鲁克-普拉格准则解[J];地下空间与工程学报;2005年02期
2 周健;姚志雄;张刚;;管涌发生发展过程的细观试验研究[J];地下空间与工程学报;2007年05期
3 蔡美峰;冯锦艳;王金安;;露天高陡边坡三维固流耦合稳定性[J];北京科技大学学报;2006年01期
4 韩放;谢芳;王金安;;露天转地下开采岩体稳定性三维数值模拟[J];北京科技大学学报;2006年06期
5 杨鹏辉;李让乐;贾宝全;邱尔发;;基于多样性生态圈建设的宝鸡城市森林规划[J];中国城市林业;2009年02期
6 张发旺,侯新伟,韩占涛,杨会峰,宋亚欣;采煤塌陷对土壤质量的影响效应及保护技术[J];地理与地理信息科学;2003年03期
7 李德波;柳春明;杨丽茵;;2010年和2020年全国煤炭供需预测[J];电力技术经济;2007年02期
8 张发旺;赵红梅;宋亚新;陈立;;神府东胜矿区采煤塌陷对水环境影响效应研究[J];地球学报;2007年06期
9 王德潜,刘祖植,尹立河;鄂尔多斯盆地水文地质特征及地下水系统分析[J];第四纪研究;2005年01期
10 张倬元,刘汉超;地下采掘环境效应的一个特殊实例——韩城电厂地基隆起机制及其控制措施[J];地学前缘;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 金洪伟;许家林;朱卫兵;;覆岩移动的拱-梁组合结构模型的初步研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)[C];2009年
2 何满潮;段庆伟;张晗;王井峰;;复杂构造条件下煤矿上覆岩体稳定规律[A];世纪之交软岩工程技术现状与展望[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王永岩;软岩巷道变形与压力分析控制及预测[D];辽宁工程技术大学;2001年
2 张喜武;神东矿区可持续发展战略及其保障系统研究[D];辽宁工程技术大学;2003年
3 张东明;岩石变形局部化及失稳破坏的理论与实验研究[D];重庆大学;2004年
4 鹿志发;浅埋深煤层顶板力学结构与支架适应性研究[D];煤炭科学研究总院;2007年
5 宋亚新;神府—东胜采煤塌陷区包气带水分运移及生态环境效应研究[D];中国地质科学院;2007年
6 周瑞平;鄂尔多斯地区采煤塌陷对风沙土壤性质的影响[D];内蒙古农业大学;2008年
7 刘玉德;沙基型浅埋煤层保水开采技术及其适用条件分类[D];中国矿业大学;2008年
8 伊茂森;神东矿区浅埋煤层关键层理论及其应用研究[D];中国矿业大学;2008年
9 齐跃明;矿区岩溶地下水动态的随机模拟及应用研究[D];中国矿业大学;2009年
10 雷少刚;荒漠矿区关键环境要素的监测与采动影响规律研究[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜福荣;浅埋煤层的覆岩破坏及地表移动规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
2 刘文岗;浅埋煤层砂土层载荷传递机理研究[D];西安科技大学;2003年
3 杨贵;综放开采导水裂隙带高度及预测方法研究[D];山东科技大学;2004年
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7 黄森林;浅埋煤层采动裂缝损害机理及控制方法研究[D];西安科技大学;2006年
8 刘腾飞;浅埋煤层长壁开采隔水层破坏规律研究[D];西安科技大学;2006年
9 徐成斌;露天转地下开采的边坡三维数值模拟研究[D];武汉科技大学;2007年
10 范明建;锚杆预应力与巷道支护效果的关系研究[D];煤炭科学研究总院;2007年
【二级引证文献】
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1 吴洪胜;董立军;徐文达;张国红;胡鹏军;;准格尔中部矿区老三沟井田保水开采可行性分级及技术适应性[J];中国煤炭;2012年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张炜;覆岩采动裂隙及其含水性的氡气地表探测机理研究[D];中国矿业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏永华;何满潮;孙晓明;;岩体模糊分类中隶属函数的等效性[J];北京科技大学学报;2007年07期
2 董邑宁,徐日庆,龚晓南;萧山粘土的结构性对渗透性质影响的试验研究[J];大坝观测与土工测试;2000年06期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张嘉凡,石平五;浅埋煤层长壁留煤柱开采方法的有限元分析[J];岩石力学与工程学报;2004年15期
3 黄庆享;浅埋煤层的矿压特征与浅埋煤层定义[J];岩石力学与工程学报;2002年08期
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5 黄庆享;浅埋煤层长壁开采顶板控制研究[J];岩石力学与工程学报;1999年03期
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8 黄庆享;张沛;董爱菊;;浅埋煤层地表厚砂土层“拱梁”结构模型研究[J];岩土力学;2009年09期
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10 李保仁;;浅埋煤层综采面深孔预裂爆破技术[J];陕西煤炭;2011年04期
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1 张小明;侯忠杰;;砂土基型浅埋煤层保水开采安全推进距离模拟研究[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
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3 黄庆享;;浅埋煤层覆岩采动隔水性与保水开采分类控制[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年
4 黄庆享;刘素花;张沛;黄克军;;浅埋煤层局部充填开采的地表移动规律模拟[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年
5 黄庆享;;榆神府矿区覆岩隔水岩组的隔水性与保水开采研究[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2010年学术年会论文集[C];2010年
6 宋立兵;;哈拉沟煤矿保水开采技术的应用[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
7 王双明;范立民;黄庆享;杨泽元;王国柱;申涛;;陕北生态脆弱矿区煤炭与地下水组合特征及保水开采[A];第八届全国采矿学术会议论文集[C];2009年
8 范立民;蒋泽泉;徐建民;王宏科;;神南矿区保水开采综合分区研究[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
9 苗彦平;郭佐宁;黄永安;王碧清;;浅埋煤层合理支护阻力实测统计分析[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年
10 黄永安;张建国;苗彦平;;浅埋煤层大采高工作面回撤挂网技术研究[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王海;国内煤矿首次使用“保水开采”技术[N];中国矿业报;2009年
2 通讯员 王海 记者 常素莉;全国首家保水开采工艺在梧桐庄矿投用[N];河北经济日报;2009年
3 王海;峰峰集团 投用保水开采工艺年可创效680万元[N];中国煤炭报;2009年
4 通讯员 张贵军 本报记者 张青果;打造全国“绿色第一井”[N];河北经济日报;2009年
5 王晓峰;梧桐庄矿实现保水开采[N];中国煤炭报;2009年
6 通讯员 潘雷坤 本报记者 张青果;保水开采 开全国矿井水零排放先河[N];河北经济日报;2009年
7 本报记者 翟相哲;逆势前行大发展[N];邯郸日报;2010年
8 通讯员 张志兵 记者 张茧;煤炭“绿色开采”技术受瞩目[N];湖南日报;2008年
9 张志兵 曾志前;高校专家在潭研讨科学采矿[N];湘潭日报;2008年
10 毕成;专家建议尽快建立环保科技路线图[N];中国煤炭报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 师本强;陕北浅埋煤层矿区保水开采影响因素研究[D];西安科技大学;2012年
2 范钢伟;浅埋煤层开采与脆弱生态保护相互响应机理与工程实践[D];中国矿业大学;2011年
3 张沛;浅埋煤层长壁开采顶板动态结构研究[D];西安科技大学;2012年
4 赵兵朝;浅埋煤层条件下基于概率积分法的保水开采识别模式研究[D];西安科技大学;2009年
5 张志强;沟谷地形对浅埋煤层工作面动载矿压的影响规律研究[D];中国矿业大学;2011年
6 刘玉德;沙基型浅埋煤层保水开采技术及其适用条件分类[D];中国矿业大学;2008年
7 王旭锋;冲沟发育矿区浅埋煤层采动坡体活动机理及其控制研究[D];中国矿业大学;2009年
8 伊茂森;神东矿区浅埋煤层关键层理论及其应用研究[D];中国矿业大学;2008年
9 李忠建;半胶结低强度围岩浅埋煤层开采覆岩运动及水害评价研究[D];山东科技大学;2011年
10 李涛;陕北煤炭大规模开采含隔水层结构变异及水资源动态研究[D];中国矿业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔚保宁;浅埋煤层粘土隔水层的采动隔水性研究[D];西安科技大学;2009年
2 李亮;浅埋煤层柔性条带充填保水开采基础研究[D];西安科技大学;2012年
3 赖锦琪;浅埋煤层条带充填开采隔水层稳定性力学模型研究[D];西安科技大学;2012年
4 刘素花;浅埋煤层局部充填开采隔水层稳定性规律及其数学模型研究[D];西安科技大学;2011年
5 何兴巧;浅埋煤层开采对潜水的损害与控制方法研究[D];西安科技大学;2008年
6 高杨;浅埋煤层关键层破断运动对覆岩移动的影响分析[D];西安科技大学;2010年
7 苗彦平;浅埋煤层大采高综采面矿压规律与支护阻力研究[D];西安科技大学;2010年
8 曹明;近浅埋煤层长壁工作面顶板来压机理研究[D];西安科技大学;2010年
9 刘国磊;山地浅埋煤层开采覆岩运动规律与结构特征研究[D];山东科技大学;2010年
10 杨菊花;浅埋煤层顶板岩层结构的非稳定性态分析[D];西安科技大学;2010年
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