【摘 要】
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高家堡煤矿位于黄陇侏罗纪煤田彬长矿区西北部,其具有大埋深、高水压、高地应力等特点,回采期间涌水量极大,且冲击地压问题突出,为了探究白垩系含水层地下水流场与冲击矿压之间存在何种联系,以便更加科学、安全的开采煤炭资源,需要对巨厚强富水含水层的流场演化特征及其对地应力场影响进行深入研究。本文以高家堡煤矿首采区为研究对象,通过分析水文地质资料,针对威胁煤矿安全生产的洛河组含水层,进行了101工作面开采期间
【基金项目】
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侏罗—白垩系覆岩采动裂隙演化及突水机理（41772302）,国家自然科学基金面上项目；
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高家堡煤矿位于黄陇侏罗纪煤田彬长矿区西北部,其具有大埋深、高水压、高地应力等特点,回采期间涌水量极大,且冲击地压问题突出,为了探究白垩系含水层地下水流场与冲击矿压之间存在何种联系,以便更加科学、安全的开采煤炭资源,需要对巨厚强富水含水层的流场演化特征及其对地应力场影响进行深入研究。本文以高家堡煤矿首采区为研究对象,通过分析水文地质资料,针对威胁煤矿安全生产的洛河组含水层,进行了101工作面开采期间洛河组含水层地下水流场演化的研究,揭示了开采导致大流量涌水-流场演化的时空规律。基于洛河组水文地质与工程地质特征,概化了模型层位和边界条件,结合水文观测孔数据、富水性评价以及岩石物理性质试验等数据,构建了高家堡煤矿首采区三维地下水模型,并进行初始水位赋值及调参,通过识别与验证,模拟结果表明模拟水位与实测水位吻合度较高。采用理论分析和数值模拟的方法,揭示了在大流量疏水条件下弹性释水、动水圧、应力集中三种因素对地应力场的影响,结果表明在高家堡矿井区域内洛河组地下水位降深与弹性释水作用在单位体积洛河组底界岩体的应力增量呈线性正相关,水位每下降1m,应力增量处于0.01008MPa～0.0126MPa之间。动水圧引起的应力增量随降深的增加呈现指数增长,但其影响过小,可忽略不计。大流量疏水导致的煤层顶板应力集中现象,表现为在疏水引起的水位降深漏斗中心区域,洛河组顶板以及煤层顶板均出现卸压区,垂直应力减小,降深漏斗边缘区域,出现增压区,垂直应力增大。分析了高家堡煤矿首采区大流量疏水诱发大巷发生冲击地压的机理,其属于高静载叠加动载所导致,并根据矿井开采计划,分两阶段模拟了2021～2022年的流场,通过预测第一阶段流场演化对应力场的影响,指出易发生冲击区域,与该时段实际发生的冒顶事故所在区域进行对比,验证了该理论可行,对安全开采具有一定指导意义。预测第二阶段的流场演化以及对地应力场的影响,分析了煤层顶板应力集中区域并给出一定建议。该论文有图83幅,表8个,参考文献97篇。
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