采動(dòng)對(duì)礦井底板充水條件變化的影響研究.pdf

1、我國北方許多巖溶礦區(qū)面臨底板奧陶系巖溶高承壓水威脅,而煤層底板在采動(dòng)影響下發(fā)生了某種破壞,減少了底板有效隔水層的厚度,改變了底板巖層天然條件下的應(yīng)力場、介質(zhì)場和水動(dòng)力場,加劇了底板帶壓開采礦井的水害威脅。因此,準(zhǔn)確掌握采動(dòng)對(duì)礦井充水條件的影響具有非常重要的意義。
　　本文通過水文地質(zhì)調(diào)查、資料收集、室內(nèi)測試分析、數(shù)學(xué)模型以及數(shù)值模擬等手段,闡述了底板充水條件,預(yù)測了底板巖層破壞深度,綜合分析了采動(dòng)對(duì)底板充水條件變化的影響,取得了如

2、下一些主要成果:
　　(1)通過X衍射實(shí)驗(yàn)、壓汞實(shí)驗(yàn)以及掃描電鏡觀察等手段對(duì)底板巖層介質(zhì)進(jìn)行了室內(nèi)測試實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明,底板巖層是由 K2灰?guī)r、泥巖以及粉砂巖等一系列含隔水層組成。其中,K2灰?guī)r以微孔隙與超微孔隙為主,泥巖和粉砂巖以超微孔為主。K2灰?guī)r含水層裂隙不發(fā)育,是局部徑流條件較好的弱富水含水層。2＃煤層底板隔水層由堅(jiān)硬巖層和軟弱巖層相間隔組成,有利于抑制底板突水。
　　(2)在典型工作面統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,把遺傳-支

3、持向量回歸機(jī)(GA-SVR)模型應(yīng)用于底板破壞深度預(yù)測,發(fā)現(xiàn)其預(yù)測效果比粒子群優(yōu)化-支持向量回歸機(jī)(PSO-SVR)、網(wǎng)格搜索-支持向量回歸機(jī)(GS-SVR)模型以及經(jīng)驗(yàn)公式方法好。
　　(3)運(yùn)用FLAC3D軟件對(duì)2-112工作面煤層底板破壞情況進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明,隨著工作面的推進(jìn),煤層底板接替經(jīng)歷采前應(yīng)力升高,采后應(yīng)力降低及逐漸恢復(fù)階段。在底板沒有隱伏斷裂時(shí),2＃煤層底板破壞深度為10 m,有效隔水層仍有71m,突水系數(shù)

4、0.056 Mpa/m,小于參考的臨界突水系數(shù),開采無突水危險(xiǎn)。
　　(4)采動(dòng)對(duì)充水條件的影響還反映在底板巖層破壞后,增加了許多裂隙通道,在高水壓、高應(yīng)力聯(lián)合作用下,水流可能從底板涌出,進(jìn)而改變了礦井原有的地下水系統(tǒng)平衡,逐漸形成新的水動(dòng)力場,地下水徑流條件也相應(yīng)發(fā)生改變,含水層中地下水水質(zhì)也會(huì)因此受到影響。
　　(5)運(yùn)用FLAC3D軟件對(duì)2-112工作面底板突水進(jìn)行了仿真模擬,模擬了底板突水通道的形成過程,結(jié)合上述第(