基于水壓致裂法的斷層防水煤柱合理留設(shè)研究.pdf

1、煤炭是我國的主要能源之一。但是，隨著礦井深度的不斷延伸，煤炭資源的開采受水害威脅日趨嚴重，已經(jīng)成為影響煤礦安全生產(chǎn)的五大災害之一。煤礦絕大多數(shù)突水發(fā)生都與斷層有著直接或間接的關(guān)系，留設(shè)斷層防水煤柱是防止構(gòu)造突水的重要措施。因此，研究斷層防水煤柱的合理留設(shè)將是一件很有意義的課題。
　　 本文通過水壓致裂原位測試方法實測了太原東山煤礦煤層的抗拉強度，為斷層留設(shè)防水煤柱提供了科學依據(jù)。主要從以下幾個方面做了一些研究：
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2、1)比較全面地介紹了斷層突水機理，“活化”是回采影響斷層突水中斷層成為突水通道的必要條件，而不是充分條件，斷層面中的裂隙張開并連通是斷層突水通道的充分條件。
　　 (2)總結(jié)了水壓致裂的理論原理，分析了煤層水力壓裂特征，通過實驗室試驗和工業(yè)性試驗，水壓致裂原位測試方法測煤的抗拉強度是可行的。
　　 (3)研究了太原東山煤礦所處的構(gòu)造部位，得出斷層是該礦井的突水主要通道。采取針對性措施主要有注漿改造、探放水和留設(shè)防水煤柱，

3、其中應用較多的是留設(shè)防水煤柱方法。
　　 (4)利用水壓致裂原位測試方法分別實測了太原東山煤礦71505工作面、51519工作面和750南皮帶運輸大巷并獲得煤層抗拉的強度參數(shù)。
　　 (5)應用所測煤層抗拉強度0.63MPa，并綜合考慮礦山壓力、構(gòu)造應力和水壓力對斷層防水煤柱影，確定太原東山煤礦防水煤柱尺寸，該參數(shù)使得防水煤柱寬度大為縮小，明顯增加了煤礦的可開采儲量，具有很大的應用前景。
　　 (6)利用ANSY

4、S程序結(jié)構(gòu)建立了二維數(shù)值模擬模型，分別對隨著斷層上下盤進行工作面的開挖，巷道開采過程引起斷層附近應力、應變的活動規(guī)律進行模擬，進一步驗證了上盤比下盤開挖更容易使斷層發(fā)生活化其準確性，為今后確定斷層防水煤柱有著重要的價值。
　　 實踐證明，水壓致裂方法原位測試獲得煤層的強度參數(shù)符合實際，設(shè)備簡單，測值直觀，具有代表性，適用性強，測試周期短等優(yōu)點，該方法在礦井水害方面有廣闊的發(fā)展前景和應用范圍，對斷層防水煤柱科學留設(shè)具有很大的意義。