祁东煤矿高水压下原生纵向裂隙发育覆岩采动破坏研究

论文摘要

本论文在分析总结综采覆岩破坏特点及主要影响因素的基础上,结合研究区（祁东煤矿）特殊的地质条件,研究了高水压下纵向裂隙发育的覆岩破坏规律,并建立了相应的数学模型,推导了水压力对裂隙扩展及岩石强度作用的公式。以研究区具体的地质及开采条件为依据,采用FLAC3D数值模拟软件模拟了研究区不同推进距离的位移场、应力场和破坏场。分析了导水裂缝带最终分布形态为两端高,中间低的类似“马鞍”形的力学机理。并通过对工作面施加不同的水压力,模拟了不同水压力下开采煤层导致的覆岩破坏状况,为高水压下煤层开采提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出和选题的研究意义
• 1.2 水体下采煤的研究现状
• 1.3 固液耦合方法的研究现状
• 1.3.1 裂隙岩体渗流研究的现状
• 1.3.2 渗流数值模拟的研究现状
• 1.3.3 耦合分析方法研究现状
• 1.3.4 渗流与应力耦合分析数值方法研究
• 1.3.5 耦合方法在采矿工程应用研究现状
• 1.4 覆岩破坏规律的研究现状
• 1.4.1 覆岩破坏的探测技术
• 1.4.2 覆岩破坏规律
• 1.5 论文研究内容
• 1.6 论文研究方法
• 2 研究区（祁东煤矿）概况
• 2.1 祁东煤矿基本开采条件
• 2.2 祁东煤矿的地质条件
• 2.3 祁东煤矿的水文地质条件
• 2.3.1 祁东煤矿新生界松散层含隔水层组
• 2.3.2 祁东煤矿二叠系主要可采煤层间含隔水层
• 2.3.3 祁东煤矿石炭系太原组灰岩含水层（段）
• 114工作面概况'>2.4 祁东煤矿7₁14工作面概况
• 114工作面的开采范围'>2.4.1 祁东煤矿7₁14工作面的开采范围
• 114工作面的地质及水文地质特征'>2.4.2 祁东煤矿7₁14工作面的地质及水文地质特征
• 114工作面上覆岩层裂隙发育情况观测'>2.4.3 7₁14工作面上覆岩层裂隙发育情况观测
• 2.5 本章小节
• 3 祁东煤矿四含深入分析研究概论
• 3.1 祁东煤矿四含富水性分析
• 3.1.1 祁东煤矿四含沉积物粒度分析
• 3.1.2 四含沉积物源与古生态
• 3.1.3 四含沉积相与富水性的关系
• 3.2 祁东煤矿四含水的动态特征
• 222工作面突水现象及长观孔变化特征'>3.2.1 3₂22工作面突水现象及长观孔变化特征
• 222工作面突水后宿南矿区及周边矿井的水动态分析'>3.2.2 3₂22工作面突水后宿南矿区及周边矿井的水动态分析
• 3.3 本章小结
• 4 研究区综采覆岩破坏规律及机理研究
• 4.1 问题的提出
• 4.2 覆岩破坏高度与岩性及时间要素的关系
• 4.2.1 “两带”发育高度与覆岩岩性的关系
• 4.2.2 覆岩破坏发育高度与时间因素的关系
• 4.3 综采导水裂缝带的最大高度及最终形态
• 4.3.1 综采条件下导水裂缝带最大高度与采厚的关系
• 4.3.2 综采导水裂缝带发育的最终形态
• 4.4 研究区综采覆岩破坏规律研究
• 4.4.1 祁东煤矿综采覆岩破坏观测研究
• 4.4.2 祁东煤矿综采覆岩破坏最终形态研究
• 4.5 导水裂缝带发育形态的力学分析
• 4.6 祁东煤矿覆岩破坏模型研究
• 4.6.1 水力劈裂模型
• 4.6.2 裂隙岩体水-岩耦合分析
• 4.6.3 水力致裂岩石强度公式推导
• 4.7 小结
• 5 研究区覆岩破坏特征的数值模拟
• 5.1 问题的提出
• 5.2 数值模拟方法与模拟软件介绍
• 5.2.1 数值模拟方法理论
• 3D'>5.2.2 数值模拟软件FLAC^3D
• 5.3 数值模拟模型的建立
• 5.3.1 数值模拟模型的建立
• 5.3.2 边界条件的确定
• 5.3.3 岩体物理力学参数的选取
• 5.3.4 判别准则
• 5.4 模拟结果分析
• 5.4.1 应力场模拟结果分析
• 5.4.2 位移场模拟结果分析
• 5.4.3 破坏场模拟结果分析
• 5.5 水压力作用条件下的数值模拟分析
• 5.5.1 数值模型的建立及模拟方案的拟定
• 5.5.2 模拟结果分析
• 5.5.3 破坏场模拟结果分析
• 5.6 本章小节
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 主要创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢