煤層底板綜合隔水性能及突水危險性預(yù)測研究.pdf

1、分類號：UDC：學(xué)校代碼：密級：博士學(xué)位論文煤層底板綜合隔水性能及突水危險性預(yù)測研究83311Studyoncomprehensivewaterresistancepropertiesofcoalseamfloorandwaterinrushriskprediction研究生：韭玉堊導(dǎo)學(xué)科專業(yè)：果壁工猩研究方向：培養(yǎng)單位：煤炭科學(xué)研究總院2012年5月煤炭科學(xué)研究總院博士學(xué)位淪文摘要論文以蔚州礦區(qū)及單侯礦井地質(zhì)資料為依托，以理論分析、實

2、驗室實驗、相似模擬、數(shù)值模擬和現(xiàn)場驗證為綜合研究手段，從分析煤層底板突水的影響因素入于，研究煤層底板綜合隔水性能和突水危險性預(yù)測方法。首先采用定性和多源信息融合技術(shù)定量研究得出，蔚州礦區(qū)及單侯礦井底板突水的主控因素是斷層構(gòu)造、隔水層厚度、水壓力及含水層富水性；將突水類型概化為完整型底板突水和構(gòu)造型底板突水兩種模式，并以完整型底板突水作為本論文研究的重點。其次通過在實驗室開展底板不同巖性巖石全應(yīng)力應(yīng)變滲透性實驗，獲得在同等圍壓和滲透壓力作

3、用條件下巖石滲透率由小到大排列順序依次為泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖和粗砂巖，滲透率峰值主要發(fā)生在應(yīng)變軟化階段，在煤炭開采過程中泥巖是好的隔水巖層。然后基于固流耦合理論的相似模擬實驗平臺和FLAC”數(shù)值模擬軟件，建立不同巖性及其組合結(jié)構(gòu)底板的數(shù)值模型，研究了不同巖性組合結(jié)構(gòu)煤層底板在礦壓和水壓力共同作用下的裂隙演化特征，底板采動破壞深度、承壓水導(dǎo)升高度和分布形態(tài)，以及導(dǎo)水通道形成和突水的過程，提出承壓水固流耦合導(dǎo)升帶的概念。并以滲透性實

4、驗和模擬研究成果為依據(jù)，提出考慮多因素的底板隔水性能的綜合評價方法。把煤層底板采動影響巖體自上而下劃分為四帶，即采動破壞帶、有效隔水層保護(hù)帶、承壓水固流耦合導(dǎo)升帶、承壓水原始導(dǎo)升帶，并將四帶根據(jù)水平方向上應(yīng)力特點劃分為九個區(qū)，根據(jù)底板巖體采動前后的滲透性劃分為三個區(qū)，分別為滲透性增強區(qū)、滲透性減小區(qū)和滲透性不變區(qū)。在此基礎(chǔ)上，探討了承壓水固流耦合導(dǎo)升帶的形成機制，建立基于固流耦合理論的底板有效隔水層厚度突水危險性預(yù)測分區(qū)的判據(jù)。最后將該