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峰峰煤田万年矿带压开采研究

张永强  
【摘要】: 我国煤矿受奥陶系灰岩高承压水的危害严重,仅华北地区就有40%的煤炭资源受其危害不能正常开采。为了既安全开采煤炭资源,又保护岩溶水资源,开展带压开采的研究具有重要的理论与现实意义。 结合万年矿水文地质条件,本文主要开展了以下工作: (1)运用水文地球化学方法分析了含水层中主要离子的化学组分背景值,根据水化学背景值,对万年矿-240m水平北副巷突水水源进行了分析。 (2)运用断裂力学及弹塑性力学理论建立了底板力学模型,推导了采动下底板最大破坏深度及突水极限压力公式。万年矿底板最大破坏深度为2.2~20.2m,底板突水极限压力正常开采时为0.95~53.1MPa,遇断层时为0.95~17.3MPa。 (3)提出了底板突水判别的新方法—极限突水系数法。实际计算表明:正常开采2#、4#、6#、7#煤不会发生奥灰突水,8#、9#煤将发生奥灰突水:遇断层时,2#煤全部、4#煤及6#煤浅部不会发生奥灰突水,4#、6#某深部、7#、8#及9#煤将发生奥灰突水。 (4)根据万年矿140个钻孔资料,分别采用突水系数法、“下三带”理论法和极限突水系数法,对2#、4#、6#、9#煤底板突水进行了预测与分区,预测结果为:西南部为安全区,中部为危险区,东北部为高危区。其中极限突水系数法考虑的因素多,预测结果更符合实际。 (5)针对万年矿受水威胁最严重的9#煤,采用极限突水系数法确定了带压开采临界水压值,通过水均衡原理计算,若适当带压开采可有效保护地下水资源量470.8万m~3~828万m~3。


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