淺埋煤層水巖耦合效應(yīng)的覆巖破壞研究.pdf

1、中國(guó)神府-東勝煤田位于內(nèi)蒙古西部、陜西北部及山西北部，是目前開發(fā)最大的一塊煤田，有著開采地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地表生態(tài)環(huán)境脆弱的突出特點(diǎn)。該區(qū)是毛烏素沙漠與黃土高原的邊緣地帶，地表植被稀疏，風(fēng)蝕嚴(yán)重，大部地區(qū)被厚厚的風(fēng)積沙所覆蓋，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，該區(qū)的主要含水層為第四系薩拉烏蘇組，它是不整合接觸在侏羅紀(jì)基巖上，這個(gè)含水層是整個(gè)地區(qū)賴以生存的水系，水資源非常寶貴，主要靠地表降水來補(bǔ)給，我們已經(jīng)清楚的認(rèn)識(shí)到煤炭的開發(fā)不能以破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境為代價(jià)

2、，所以說保護(hù)水資源和搞清水資源破壞的機(jī)理對(duì)于西部淺埋煤田的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
　　本文擬通過理論分析、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬等方法對(duì)西部生態(tài)脆弱礦區(qū)淺埋煤層開采的水巖耦合效應(yīng)下的覆巖破壞規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文研究的具體內(nèi)容及成果如下:
　　(1)根據(jù)巖層控制的關(guān)鍵層理論，同時(shí)結(jié)合淺埋煤層的構(gòu)造的突出特點(diǎn)，理論分析了上覆巖層起著關(guān)鍵作用的結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性決定著上覆隔水土層的穩(wěn)定性，因此分析關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性對(duì)頂板

3、含水層的保護(hù)有著很大作用。關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層在上覆巖層載荷的作用下將會(huì)產(chǎn)生彎曲，當(dāng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層的彎曲產(chǎn)生的最大撓度大于它的極限撓度，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層即將發(fā)生斷裂。同時(shí)，利用數(shù)學(xué)力學(xué)分析手段得出淺埋煤層的隔水土層保持其隔水性的隔水判據(jù)，為防治煤礦頂板突水提供理論依據(jù)。
　　(2)基于計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法，并結(jié)合礦井實(shí)際情況，針對(duì)2301工作面進(jìn)行研究，在實(shí)地測(cè)試中由于2301工作面一次采出的煤層厚度為3.5m，直接頂為2.0m的泥巖，直接頂垮落后不能

4、充滿采空區(qū)，故使基本頂破斷范圍向更高層范圍延伸。運(yùn)用FLAC程序?qū)Σ煌ぷ髅骈L(zhǎng)度的水巖耦合效應(yīng)下的上覆巖層的破壞情況進(jìn)行了對(duì)比分析，得出了在工作面長(zhǎng)度的影響下的應(yīng)力、位移及塑性區(qū)的分布規(guī)律，并在開采煤層上方布置測(cè)線，對(duì)上覆巖層隨著采動(dòng)的影響下的破壞規(guī)律進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在工作面推進(jìn)過程中，上覆巖層的應(yīng)力、位移發(fā)生了周期的變化，從而對(duì)導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育規(guī)律進(jìn)行分析，也為淺埋煤層水巖耦合效應(yīng)下的覆巖破壞規(guī)律做了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與總結(jié)。還應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式法得出滲