简析水层带压开采下底板渗流与应力耦合破坏突水机理及其工程运用

论文导读：乃至澄合矿区太原组下部5号煤层底板奥灰岩溶水害预测和预防提供了宝贵经验。关键词：带压开采论文底板隔水层论文渗流与应力论文耦合浅析论文突水机理论文数值模拟论文注浆改造论文本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。
摘要：近年来，随着董家河煤矿开采深度的增加，开采环境日趋复杂，水压、地应力等不断增大，太原组下部煤层开采受到奥陶纪灰岩承压水的威胁将更加突出，如何有效预防和制约底板奥灰岩溶水害不足已变得十分迫切和重要。本论文围绕带压开采条件下煤层底板突水的影响因素浅析、采动支承压力和承压水压力数学模型的建立、流固耦合数值模型的建立、底板隔水层突水危险区域等级划分、底板注浆改造工程设计依据等科学不足，综合运用论述浅析、数值模拟、现场测试及实验室试验等技术途径，对渗流与应力耦合作用下底板采动破坏特点及突水机理展开了全面系统的探讨，并取得了如下成果：（1）在浅析董家河煤矿工程地质、水文地质及以往突水资料的基础上，系统探讨了影响董家河煤矿5号煤层底板突水的主要因素，即奥灰岩含水层水头高度、含水层富水性、底板隔水层岩性、岩层组合特点、地质构造以及矿山压力等，董家河煤矿5号煤层底板突水是这些因素共同作用的结果，在这些影响因素中，地质构造和奥灰水头高度是主导因素、奥灰岩的富水性以及底板隔水层的组合特性是客观因素、采动矿压是推动因素、工作面的倾斜长度及开采面积是工程主观因素。（2）运用煤体线性弹塑性软化模型，推导出煤壁前方支承压力表达式，采取半无限平面体受支承压力作用的弹性解浅析得出煤层底板岩体应力分布状态，给出了充分采动前、后煤层底板岩体应力达到屈服时的塑性线，同时采取塑性滑移线场论述探讨了底板采动破坏形态及破坏深度，并结合承压水压力对底板隔水层的影响，探讨了承压水压力对底板隔水层的作用机理，浅析了带压开采下底板采动应力耦合作用，以而形成了董家河煤矿5号煤层底板突水论述和技术的综合探讨系统，所得出的论述浅析策略为底板采动破坏现场实测探讨打下了论述基础。（3）利用本论文的论述浅析策略，把论述与现场实测相结合，对董家河煤矿5号煤层底板岩体受采动影响的局部深度进行现场实测，得到了带压开采条件下煤层底板采动破坏深度，实现了用论述策略解决现场实测的关键性技术不足。（4）采取岩石损伤破裂历程渗流与应力耦合浅析系统F-RFPA2D，建立了渗流场与应力场耦合作用下董家河煤矿5号煤层底板岩层结构数值模型，对底板采动应力与渗流影响进行数值模拟浅析，揭示了煤层底板隔水层的采动破坏特点、应力分布及渗流特点，为深入探讨董家河煤矿5号煤层底板突水规律提供了科学依据。（5）结合董家河煤矿实际水文地质条件，运用突水系数论述对董家河煤矿太原组5号煤层底板隔水层进行带压开采危险等级区域划分，并据此对底板岩层的隔水性能作出评价，预测未来开采条件下底板突水情况，最大限度地解放了董家河煤矿5号煤层受奥灰水害威胁的压煤储量达到5344.6万吨，提升了煤炭资源的回收率，创造了相当可观的经济效益，为董家河煤矿带压开采底板水害防治与制约奠定了基础。（6）通过本论文的系统浅析，将探讨成果运用于董家河煤矿5号煤层22507工作面底板注浆加固改造工程中，采取流固耦合数值浅析于底板水害防治技术实践，并结合模拟结果提出煤层底板注浆加固改造技术措施，实现了工作面安全回采，取得了巨大的经济效益和社会效益，为今后董家河煤矿乃至澄合矿区太原组下部5号煤层底板奥灰岩溶水害预测和预防提供了宝贵经验。关键词：带压开采论文底板隔水层论文渗流与应力论文耦合浅析论文突水机理论文数值模拟论文注浆改造论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要4-6
ABSTRACT6-12
1 绪论12-27

1.1 课题的提出与探讨作用12-13

1.1 选题背景12-13

1.2 课题探讨作用13

1.2 国内外探讨近况及评述13-25

1.2.1 底板突水机理论述探讨近况14-19

1.2.2 底板突水模拟试验探讨近况19-20

1.2.3 岩体渗流与应力耦合论述探讨近况20-22

1.2.4 底板突水探测技术探讨近况22-24

1.2.5 底板突水预测预报技术探讨近况24-25

1.3 课题的探讨策略及内容25-27

2 煤层底板突水影响因素浅析27-36

2.1 底板含水层水头高度27-29

2.

1.1 水压作用机理27-29

2.

1.2 底板突水的基本条件29

2.2 底板含水层的富水性论文导读：析91-1045.1数值计算基本方程及计算程序介绍91-945.1.1渗流与应力耦合基本方程91-935.1.2数值模拟计算程序介绍93-945.2数值计算模型的建立94-975.3数值模拟计算结果97-1025.3.1底板裂隙扩展及分布的动态演变特点97-985.3.2底板采动应力分布规律98-1005.3.3底板渗流特点分100-1025.4结果浅析讨论1025.5本章小结102
29-30

2.3 底板隔水岩层性质及其组合特点30-31

2.3.1 底板隔水层阻抗水能力30

2.3.2 底板隔水岩层组合特点30-31

2.4 地质构造31-33

2.5 矿山压力33

2.6 开采条件33-34

2.6.1 底板突水与工作面倾斜长度的联系34

2.6.2 底板突水与开采面积的联系34

2.7 本章小结34-36

3 带压开采下底板采动应力耦合作用机制探讨36-81

3.1 煤体变形破坏特点及弹塑性应变软化模型的建立36-38

3.

1.1 煤体变形破坏特点36-37

3.

1.2 煤体弹塑性应变软化模型的建立37-38

3.2 煤层底板支承压力分布规律及力学浅析38-46
3.

2.1 支承压力分布的一般规律性38-39

3.

2.2 底板支承压力分布的力学模型39-46

3.3 底板岩体应力剖析法浅析46-65

3.1 垂直荷载作用下半无限平面体的应力浅析46-48

3.2 充分采动之前底板岩体应力的剖析法浅析48-57

3.3 充分采动之后底板岩体应力的剖析法浅析57-65

3.4 带压开采下底板采动破坏塑性力学浅析65-71

3.4.1 极限平衡微分方程的建立66-67

3.4.2 滑移线方程及其应力联系式67-68

3.4.3 应力边界条件68-69

3.4.4 底板采动破坏形态及破坏深度浅析69-71

3.5 承压水压力对底板隔水层影响作用机制探讨71-78

3.5.1 承压水压力对底板隔水层顶托作用力学浅析71-74

3.5.2 承压水压力对底板隔水层导升机理探讨74-78

3.6 底板采动应力耦合作用浅析78-79

3.7 本章小结79-81

4 带压开采下底板采动变形破坏实测探讨81-91

4.1 底板采动变形破坏监测基本原理81-82

4.2 底板采动变形破坏监测设计案例82-84

4.3 底板采动变形破坏监测及钻探设备84-85

4.

3.1 监测设备84

4.

3.2 钻探设备84-85

4.4 底板采动破坏深度测试结果浅析85-90

4.5 本章小结90-91

5 煤层底板采动破坏特点的渗流与应力耦合数值浅析91-104

5.1 数值计算基本方程及计算程序介绍91-94

5.

1.1 渗流与应力耦合基本方程91-93

5.

1.2 数值模拟计算程序介绍93-94

5.2 数值计算模型的建立94-97

5.3 数值模拟计算结果97-102

5.

3.1 底板裂隙扩展及分布的动态演变特点97-98

5.

3.2 底板采动应力分布规律98-100

5.

3.3 底板渗流特点分100-102

5.4 结果浅析讨论102

5.5 本章小结102-104

6 董家河煤矿 5 号煤层底板带压开采条件评价104-111

6.1 底板带压开采条件评价标准104-105

6.2 底板带压开采条件评价105-109

6.

2.1 评价参数的选取105-107

6.

2.2 评价结果107-109

6.3 本章小结109-111
7 董家河煤矿 5 号煤层带压开采对策探讨111-123

7.1 工程地质及水文地质条件111

7.2 煤层底板改造层位数值浅析111-115

7.3 煤层底板注浆改造技术措施115-121

7.

3.1 底板注浆改造技术原理及目的116

7.

3.2 底板注浆堵水改造施工流程116-120

7.

3.3 底板注浆改造效果评价120-121

7.4 社会经济效益浅析121

7.5 本章小结121-123

8 结论与倡议123-126
8.1 主要结论123-124
8.2 主要革新点124-125
8.3 倡议与展望125-126
致谢126-127
参考文献127-135
附录135-136