急倾斜煤层覆岩导水裂隙带高度研究

西安科技大学

硕士学位论文

急倾斜煤层覆岩导水裂隙带高度研究

姓名：许勃

申请学位级别：硕士

专业：采矿工程

指导教师：邓广哲

20090603

论文题目：急倾斜煤层覆岩导水裂隙带高度研究

专业：采矿工程

硕士生：许勃

指导教师：邓广哲（签名）坠勃（签名）埤主塑

摘要

随着煤炭资源开采强度的不断加大，急倾斜煤层的开采越来越受到关注。急倾斜煤层开采覆岩破坏规律及导水裂隙带高度的研究是西部煤炭开采的重大课题，特别是对于河流、岩溶水、老窑积水以及降雨入渗影响的急倾斜煤层开采。本文以云南圭山煤矿急倾斜煤层顶板为研究对象，在导水裂隙带高度的计算中采用一种新思路，将受孔隙水压影响的顶板砂岩引入到急倾斜煤层覆岩顶板的模拟计算中，分析了急倾斜煤层在受孔隙水压影响下顶板覆岩力学性质发生改变时的导水裂隙带发育高度。

首先，通过煤层顶板砂岩Ｆ．ＲＦＰＡ２Ｄ数值模拟试验，对有孔隙水压和无孔隙水压作用下岩石的整个破坏过程进行了详细分析，得出了岩石全应力应变全程曲线。并对相同应力条件不同孔隙水压下岩石的破坏情况进行了模拟，得出岩石破坏强度与孔隙水压之间的函数关系曲线，通过曲线拟合得出曲线拟合方程；

其次，运用材料力学、弹性力学、断裂力学知识，结合数值模拟试验对岩石中孔隙水压的物理化学作用及力学作用原理进行了分析，讨论了孔隙水压对砂岩力学参数的影响，重点分析了孔隙水压对岩石强度以及破坏模式的影响，揭示了孔隙水压引起覆岩导水裂隙带高度变化的机理；

最后，结合急倾斜煤层覆岩破坏理论提出了孔隙水压对急倾斜煤层覆岩移动特征以及破坏结构的影响；通过对云南圭山煤矿急倾斜煤层３１１３９工作面进行ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟分析，得出由于孔隙水压的影响，导致覆岩破坏规律以及导水裂隙带发育高度呈现出与无孔隙水压时不同的特征。运用急倾斜煤层导水裂隙带高度经验公式以及现场观测数据与模拟结果进行对比，验证了数值模拟结果的正确性。最后对不同分段高度下覆岩导水裂隙带高度进行模拟研究，论证了在该地质条件下７０ｍ分段高度有利于工作面回风巷安全生产管理。并运用回归分析理论对模拟结果进行曲线拟合得出２ＭＰａ孔隙水压下分段高度和导水裂隙带高度的拟合方程。

关键词：急倾斜煤层；孔隙水压；导水裂隙带高度研究类型：应用研究

Ｓｕｂｊｅｃｔ：ＳｔｕｄｙｏｆＯｖｅｒｂｕｒｄｅｎＷａｔｅｒＦｌｏｗｉｎｇＦｒａｃｔｕｒｅｄｚｏｎｅＨｅｉｇｈｔｏｆ

ＳｔｅｅｐＳｅａｍＭｉｎｉｎｇ

Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ：Ｍｉｎｉｎｇ

Ｎａｍｅ：ＸｕＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢ０（Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）丕丛丝Ｉｎｓｔｒｕｃｔｏｒ：ＤｅｎｇＧｕａｎｇ—ｚｈｅ（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）盛２色－幽ｄ纽

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