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覆岩主关键层对导水裂隙演化影响的研究

王志刚  
【摘要】: 岩层采动破断裂隙是构成矿井突水通道的主要影响因素,采动岩体裂隙演化规律为判断矿井突水发生条件、进行矿井突水预测和制订矿井水害防治对策提供了重要理论基础。因此,深入研究导水裂隙带高度及其影响因素具有重要的理论价值和工程意义。 本文在总结分析前人研究成果的基础上,运用理论分析、物理模拟、数值模拟和现场实测等研究方法,以神东矿区补连塔煤矿四盘区顶板异常突水灾害问题为工程背景,应用岩层控制的关键层理论,研究了覆岩主关键层位置及关键层破断块体结构运动对顶板导水裂隙带发育高度和动态演化的影响。结果表明:主关键层位置不同,对覆岩顶板导水裂隙带发育高度有较大的影响。同等条件下,主关键层位于下位要比主关键层位于上位对应的导水裂隙带高度更大。主关键层位于下位时,主关键层的破断使得顶板导水裂隙带高度发生跳跃式突变。关键层周期性破断及块体结构运动使关键层上覆岩层导水裂隙发育一直处于“产生——发育——闭合稳定——产生”的循环过程。同时探明了补连塔煤矿31401工作面顶板导水裂隙带高度,阐述了主关键层周期性破断块体结构运动同水文观测孔的水位变化之间的应对关系,揭示了四盘区异常突水机理,并预测出四盘区1-2煤的突水危险性区域,提出了31401工作面未提前回撤和取消布置疏放水钻孔的后续开采方案。 本文的研究成果已在补连塔煤矿四盘区31401工作面开采中得到了验证,现场应用取得了良好的经济效益。


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