1413A面底板采動變形破壞規(guī)律與水害防治技術研究.pdf

1、煤炭工業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，資源儲量大，分布范圍廣，地質(zhì)條件變異大，特別是近年來在大采深、多含水層、高水壓等復雜地質(zhì)條件下進行的開采，受水害的威脅和影響更加突出，防治水形勢更加嚴峻，因此進行底板水害防治技術的研究是十分必要的。為了實現(xiàn)對煤炭資源的安全高效的開采利用，本文以張集礦1413A工作面為研究對象，開展了煤層采動對底板變形破壞的規(guī)律及水害防治技術的研究。依據(jù)張集礦區(qū)的鉆探資料、物探成果、精細三維地震勘探、大功率時頻電磁法

2、勘探資料等，采用現(xiàn)場實驗觀測、數(shù)值模擬、理論分析、物理力學試驗與力學理論研究等方法，對礦區(qū)工作面采動底板巖層應力及變形破壞演化規(guī)律、底板水害威脅程度、防治水主要技術途徑等方面進行了可行性研究。主要的研究成果如下：
　?。?）張集礦1413A工作面具有與灰?guī)r含水層距離近、承受水壓高、開采煤層厚度大、頂板砂巖厚度大、強度高等顯著特點，且邊界存在導水的FS866斷層。因此，開采難度較大，受水害威脅程度高。
　?。?）針對1413A

3、工作面特點，經(jīng)分析比較，采用順層長鉆孔和穿層短鉆孔相結(jié)合的快速疏放水技術，降低了工作面突水系數(shù)，提高工作面開采的安全可靠性。
　?。?）根據(jù)彈塑性力學、流體力學和礦山壓力等力學理論知識，研究了工作面煤層開挖過程中對底板巖層變形破壞的影響。在工程實踐的基礎上，采用長壁全部陷落法對底板煤層破壞深度進行計算，推導出底板應力及底板破壞深度的經(jīng)驗公式。
　?。?）分析測試了工作面底板巖石力學參數(shù)，建立工作面工程地質(zhì)模型，應用FLAC3

4、D數(shù)值軟件，模擬在標準巖層和含有斷層兩種不同的地質(zhì)構(gòu)造條件下1413A工作面在推進20m、40m、60m、80m、100m、120m、140m位置處底板的最大主應力云圖、剪切應力云圖及塑性破壞區(qū)分布圖，根據(jù)模擬結(jié)果確定了煤層開挖條件下底板巖層的變形破壞規(guī)律和底板最大破壞深度值，同推導出來的底板破壞深度經(jīng)驗公式得出的結(jié)果基本一致，給工程的使用提供了技術支持，對煤層的突水防治技術具有重要的參考價值。
　?。?）依據(jù)出水水量、水溫、水質(zhì)

5、以及水位變化特征，分析了C33上1號順層孔異常出水成因與通道結(jié)果表明：出水水源是奧陶、寒武系灰?guī)r為主的混合水，鉆孔施工中由于鉆孔下沉偏斜揭露深部的C39以下高壓富水區(qū)從而引起鉆孔異常出水，與C33上垂向?qū)畼?gòu)造無關；
　?。?）為實現(xiàn)煤層的安全開采和灰?guī)r水害的防治，在研究斷層的導水性特征與注漿加固技術的基礎上采用經(jīng)驗公式和突水系法對斷層對工作面威脅程度進行了簡要的安全性評價分析。
　?。?）依據(jù)工作面參數(shù)和疏水降壓后的水壓值