高承压水上带压开采二1煤构造扰动底板阻渗性研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuxuchen0822
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随着煤层开采深度的加大,带压开采过程中的突水事故也越来越多,已严重影响到矿井的安全生产,统计资料表明,底板突水中受构造影响的占绝大多数。尤其在富水性好的奥灰含水岩层上进行采掘活动时,这个问题更加严重。因此,研究高承压水水上带压开采过程中构造扰动底板突水的机理、突水的特点及底板的阻水能力有着理论和现实的意义。本文以受高承压水严重威胁的郑煤集团裴沟矿突水实际为研究对象,从基础地质出发,对底板突水案例进行系统分析,发现矿井几次重大的突水事故多集中发生在断层部位,表明断裂构造是底板阻渗的薄弱环节。利用弹塑性力学理论,分析了断层水压作用下采动正断层活化及底板破坏的力学机理,推导出底板临界水压表达式,得到了断层影响下底板承压能力随断层倾角、岩性、水压及底板隔水层厚度分布规律。在此基础上,采用模型试验模拟了高承压水上断层突水的过程,通过对不同类型断层突水过程的模拟,得到了突水过程中渗流规律,即由突水初期的孔隙流向裂隙流和管道流的转换,在孔隙性和渗透性上分别表现为由孔隙扩展贯通阶段向稳定渗流阶段、由高阻致裂阶段向低阻贯通阶段的过渡,从而全面揭示了断层突水的机理。综合考虑了底板岩体的结构特征、底板隔水层的阻渗强度、有效隔水层厚度等因素,建立了采动底板阻渗条件评价模型,并对裴沟矿32071工作面底板阻渗性做出评价,得出二1煤正常结构状态下底板对奥灰水具有较强的阻渗性,断层扰动条件下底板的阻渗能力处于极限状态,是底板水害的易发部位,提出底板水害的防治措施。最后,采用工作面采动附加应力、水压力观测的方法对底板改造效果进行评价,测试结果表明注浆提高了断层带岩体的强度,切断了各含水层间的水力联系,提高了底板隔水层的隔水性能,注浆改造效果良好。
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