收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

带压开采下底板渗流与应力耦合破坏突水机理及其工程应用

李昂  
【摘要】:近年来,随着董家河煤矿开采深度的增加,开采环境日趋复杂,水压、地应力等不断增大,太原组下部煤层开采受到奥陶纪灰岩承压水的威胁将更加突出,如何有效预防和控制底板奥灰岩溶水害问题已变得十分迫切和重要。本文围绕带压开采条件下煤层底板突水的影响因素分析、采动支承压力和承压水压力数学模型的建立、流固耦合数值模型的建立、底板隔水层突水危险区域等级划分、底板注浆改造工程设计依据等科学问题,综合运用理论分析、数值模拟、现场测试及实验室试验等技术途径,对渗流与应力耦合作用下底板采动破坏特征及突水机理展开了全面系统的研究,并取得了如下成果: (1)在分析董家河煤矿工程地质、水文地质及以往突水资料的基础上,系统研究了影响董家河煤矿5号煤层底板突水的主要因素,即奥灰岩含水层水头高度、含水层富水性、底板隔水层岩性、岩层组合特征、地质构造以及矿山压力等,董家河煤矿5号煤层底板突水是这些因素共同作用的结果,在这些影响因素中,地质构造和奥灰水头高度是主导因素、奥灰岩的富水性以及底板隔水层的组合特性是客观因素、采动矿压是促进因素、工作面的倾斜长度及开采面积是工程主观因素。 (2)应用煤体线性弹塑性软化模型,推导出煤壁前方支承压力表达式,采用半无限平面体受支承压力作用的弹性解分析得出煤层底板岩体应力分布状态,给出了充分采动前、后煤层底板岩体应力达到屈服时的塑性线,同时采用塑性滑移线场理论研究了底板采动破坏形态及破坏深度,并结合承压水压力对底板隔水层的影响,研究了承压水压力对底板隔水层的作用机理,分析了带压开采下底板采动应力耦合作用,从而形成了董家河煤矿5号煤层底板突水理论和技术的综合研究体系,所得出的理论分析方法为底板采动破坏现场实测研究打下了理论基础。 (3)利用本文的理论分析方法,把理论与现场实测相结合,对董家河煤矿5号煤层底板岩体受采动影响的局部深度进行现场实测,得到了带压开采条件下煤层底板采动破坏深度,实现了用理论方法解决现场实测的关键性技术问题。 (4)采用岩石损伤破裂过程渗流与应力耦合分析系统F-RFPA2D,建立了渗流场与应力场耦合作用下董家河煤矿5号煤层底板岩层结构数值模型,对底板采动应力与渗流影响进行数值模拟分析,揭示了煤层底板隔水层的采动破坏特征、应力分布及渗流特征,为深入研究董家河煤矿5号煤层底板突水规律提供了科学依据。 (5)结合董家河煤矿实际水文地质条件,运用突水系数理论对董家河煤矿太原组5号煤层底板隔水层进行带压开采危险等级区域划分,并据此对底板岩层的隔水性能作出评价,预测未来开采条件下底板突水情况,最大限度地解放了董家河煤矿5号煤层受奥灰水害威胁的压煤储量达到5344.6万吨,提高了煤炭资源的回收率,创造了相当可观的经济效益,为董家河煤矿带压开采底板水害防治与控制奠定了基础。 (6)通过本文的系统分析,将研究成果应用于董家河煤矿5号煤层22507工作面底板注浆加固改造工程中,采用流固耦合数值分析于底板水害防治技术实践,并结合模拟结果提出煤层底板注浆加固改造技术措施,实现了工作面安全回采,取得了巨大的经济效益和社会效益,为今后董家河煤矿乃至澄合矿区太原组下部5号煤层底板奥灰岩溶水害预测和预防提供了宝贵经验。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 曲恩广;以防为主,带压开采——谈陶一矿下组煤开拓设计[J];河北煤炭;1992年04期
2 齐广新;带压开采煤层底板突水的预防[J];矿业安全与环保;1995年04期
3 代革联,王晓明,唐亦川;韩城桑树坪煤矿11号煤层带压开采可行性分析[J];西北地质;1997年04期
4 李振拴,翟建毅;晋城西区3~#煤层带压开采研究[J];中国煤田地质;1999年04期
5 赵海峰;;新河一井煤层带压开采的探讨[J];矿山测量;1984年02期
6 苑志敏;下组煤带压开采底板矿压破坏深度测试分析[J];河北煤炭;2002年02期
7 乔玉山 ,宋宏江;煤炭部带压开采科研报告评议会在邯郸矿务局召开[J];河北煤炭;1979年04期
8 吉庆法;带压开采采取疏放防灾措施在方庄矿取得明显效果[J];中州煤炭;1991年01期
9 庞迎春;底板加固法防治杨庄矿底板突水[J];煤炭技术;2004年09期
10 王希良,赵森林;邢台矿下组煤首采区带压开采可行性评价[J];矿业安全与环保;2004年06期
11 贺志宏;贺西煤矿带压开采突水危险性分析[J];煤炭企业管理;2004年11期
12 刘汉湖,裴宗平,郑世书,郭敬波,冯赞尧,田振洪,黄小敏;带压开采时隔水层的隔水能力研究[J];中国煤田地质;1998年02期
13 李振拴;太原东山煤矿750下山带压开采研究[J];煤田地质与勘探;1999年02期
14 吴慧芳,段水云,荆庆年;用“下三带”理论对西峪矿9号煤层带压开采问题的探讨[J];山西煤炭管理干部学院学报;2002年03期
15 王社平;;邢台矿区下组煤带压开采水害防治技术的探讨[J];中国煤炭;2006年05期
16 李凯;刘延欣;;鲍店煤矿下组煤带压开采可行性评价[J];山东煤炭科技;2009年02期
17 王书平;;沙河市李家庄煤矿下组煤带压开采的研究与实践[J];河北煤炭;2010年03期
18 鹿守柱,吕福华,高国江,王德依;马庄煤矿上行带压开采的初步实践与认识[J];煤炭科技;1997年02期
19 曹耀丰;下组煤带压安全开采及防治水技术实践[J];山西焦煤科技;2005年07期
20 董芳;;水处理在采煤技术上的应用[J];黑龙江科技信息;2008年27期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;东庞矿试采下组煤(9~#煤)带压开采防治水技术研究[A];河北省煤炭工业科学技术工作会议论文集[C];2006年
2 马积福;;太原东山煤矿带压开采方法初论[A];中国煤炭学会矿井地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会2005年学术交流会论文集[C];2005年
3 王新;;带压开采技术体系[A];矿山地质灾害成灾机理与防治技术研究与应用[C];2009年
4 徐玲;李彦周;;开滦荆各庄矿9煤层顶板水综合防治技术[A];纪念矿井地质专业委员会成立二十周年暨矿井地质发展战略学术研讨会专辑[C];2002年
5 张壮路;洪益清;田干;;赵各庄煤矿深部带压开采可行性研究[A];中国煤炭学会矿井地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会2005年学术交流会论文集[C];2005年
6 田干;洪益清;张壮路;;林南仓矿14煤开采可行性评价与研究[A];中国煤炭学会矿井地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会2005年学术交流会论文集[C];2005年
7 靳德武;董书宁;刘其声;;带(水)压开采安全评价技术及其发展方向[A];中国煤炭学会矿井地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会2005年学术交流会论文集[C];2005年
8 靳德武;董书宁;胡宝玉;;邢台矿大青灰岩水文地质条件及疏水降压可行性研究[A];中国煤炭学会矿井地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会2005年学术交流会论文集[C];2005年
9 龙建军;;论带压开采在大坪矿井之实践[A];2007年赣皖湘苏闽五省煤炭学会联合学术交流会论文集[C];2007年
10 桑泽宏;;薄层底板防治奥灰水技术[A];矿山地质灾害成灾机理与防治技术研究与应用[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 胡耀青;带压开采岩体力水学理论与应用[D];太原理工大学;2003年
2 牛建立;煤层底板采动岩水耦合作用与高承压水体上安全开采技术研究[D];煤炭科学研究总院;2008年
3 李昂;带压开采下底板渗流与应力耦合破坏突水机理及其工程应用[D];西安科技大学;2012年
4 段宏飞;煤矿底板采动变形及带压开采突水评判方法研究[D];中国矿业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 张永强;峰峰煤田万年矿带压开采研究[D];石家庄经济学院;2008年
2 张渊;带压开采底板突水破坏规律与突变模型研究[D];太原理工大学;2002年
3 白建军;带压开采条件下矿井岩溶水突水研究[D];太原理工大学;2010年
4 李颖;基于支持向量机的煤层底板突水预测方法研究[D];煤炭科学研究总院;2007年
5 牟林;煤矿采场底板隔水层阻水能力分析与试验研究[D];西安科技大学;2011年
6 刘志军;承压水上采煤断层失稳突水的研究[D];太原理工大学;2004年
7 王全征;白象山复杂富水铁矿突水风险综合分析与评价[D];青岛理工大学;2009年
8 崔胜;显德汪矿9~#煤层底板破坏规律研究[D];河北工程大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李新宏 李路;“沙曲矿带压开采防治水研究”通过评审[N];中国矿业报;2009年
2 韩亚春;朱庄煤矿“带压开采”技术防水患[N];经理日报;2009年
3 韩亚春;实施带压开采 遏制矿井水害[N];中国煤炭报;2009年
4 张延颖;高承压岩溶含水层带压开采技术获突破[N];科技日报;2007年
5 邢克强 李建民;攻克高承压岩溶含水层带压开采防治水技术[N];科技日报;2008年
6 记者 王新生通讯员 张延颖;葛泉矿防治水技术获新突破[N];中国矿业报;2008年
7 冀中能源金牛股份葛泉矿矿长 杨绿刚;建设创新型矿井 促进企业科学发展[N];科技日报;2008年
8 常新乐 李天河;“零”的突破[N];中国煤炭报;2006年
9 张延颖 撰写;河北金能葛泉矿致力打造创新型矿井[N];中国煤炭报;2007年
10 华文;桃园矿降伏“水魔”[N];中国矿业报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978