基于水壓致裂法的斷層防水煤柱合理留設(shè)研究.pdf

1、煤炭是我國的主要能源之一。但是，隨著礦井深度的不斷延伸，煤炭資源的開采受水害威脅日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為影響煤礦安全生產(chǎn)的五大災(zāi)害之一。煤礦絕大多數(shù)突水發(fā)生都與斷層有著直接或間接的關(guān)系，留設(shè)斷層防水煤柱是防止構(gòu)造突水的重要措施。因此，研究斷層防水煤柱的合理留設(shè)將是一件很有意義的課題。
　　 本文通過水壓致裂原位測試方法實(shí)測了太原東山煤礦煤層的抗拉強(qiáng)度，為斷層留設(shè)防水煤柱提供了科學(xué)依據(jù)。主要從以下幾個(gè)方面做了一些研究：
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2、1)比較全面地介紹了斷層突水機(jī)理，“活化”是回采影響斷層突水中斷層成為突水通道的必要條件，而不是充分條件，斷層面中的裂隙張開并連通是斷層突水通道的充分條件。
　　 (2)總結(jié)了水壓致裂的理論原理，分析了煤層水力壓裂特征，通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)性試驗(yàn)，水壓致裂原位測試方法測煤的抗拉強(qiáng)度是可行的。
　　 (3)研究了太原東山煤礦所處的構(gòu)造部位，得出斷層是該礦井的突水主要通道。采取針對性措施主要有注漿改造、探放水和留設(shè)防水煤柱，

3、其中應(yīng)用較多的是留設(shè)防水煤柱方法。
　　 (4)利用水壓致裂原位測試方法分別實(shí)測了太原東山煤礦71505工作面、51519工作面和750南皮帶運(yùn)輸大巷并獲得煤層抗拉的強(qiáng)度參數(shù)。
　　 (5)應(yīng)用所測煤層抗拉強(qiáng)度0.63MPa，并綜合考慮礦山壓力、構(gòu)造應(yīng)力和水壓力對斷層防水煤柱影，確定太原東山煤礦防水煤柱尺寸，該參數(shù)使得防水煤柱寬度大為縮小，明顯增加了煤礦的可開采儲(chǔ)量，具有很大的應(yīng)用前景。
　　 (6)利用ANSY

4、S程序結(jié)構(gòu)建立了二維數(shù)值模擬模型，分別對隨著斷層上下盤進(jìn)行工作面的開挖，巷道開采過程引起斷層附近應(yīng)力、應(yīng)變的活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證了上盤比下盤開挖更容易使斷層發(fā)生活化其準(zhǔn)確性，為今后確定斷層防水煤柱有著重要的價(jià)值。
　　 實(shí)踐證明，水壓致裂方法原位測試獲得煤層的強(qiáng)度參數(shù)符合實(shí)際，設(shè)備簡單，測值直觀，具有代表性，適用性強(qiáng)，測試周期短等優(yōu)點(diǎn)，該方法在礦井水害方面有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用范圍，對斷層防水煤柱科學(xué)留設(shè)具有很大的意義。