义桥煤矿2304综放工作面顶板透水机理与控制技术研究

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煤矿水害已成为影响安全生产的重大问题之一。煤矿生产实际中,断层带附近顶板破坏高度及其产生的顶板涌水,是一具有普遍意义且直接影响安全生产的地质工程难题。义桥煤矿3煤顶板石盒子组砂岩裂隙承压水虽然也以静储量为主,但由于厚度大、裂隙、孔隙发育,水量相对丰富,严重影响了煤矿的安全生产工作。  本文以义桥煤矿2304工作面为研究对象,先是通过泥岩遇水泥化崩解性试验和理论分析研究了地下水对岩体产生的三种作用:物理作用,化学作用和力学作用。分析了水压力对断层的扩张作用,水压作用下裂隙劈裂破坏机理,以及水压、裂隙的尺度、岩体强度等对裂隙顶端弹性张开位移(COD)产生的影响;将裂缝种类分为三种:张性裂缝,剪性裂缝和混合型裂缝;并推导了裂缝扩展准则及其力学机理。然后再对矿井工程地质、水文地质条件及采矿技术条件分析的基础上,结合顶板突水事例分析,确定地表水体、松散含水层、煤层顶部含水层和采空区积水等突水水源以及冒落带、导水裂隙带和断层带等突水通道,并对顶板含水层涌水水量进行预算。  最后采用了FLAC3D软件,数值模拟了不同宽度煤柱下,围岩位移、应力特征、围岩的孔隙压力特征及断层活化情况与渗流特性,得出在煤柱宽度小于20m时,易引起断层活化并对工作面造成影响,提出了2304综放工作面断层防治水方案。  现场实测2304综放工作面顶板涌水情况,动态掌握控制顶板涌水量,为工作面安全高效开采提供保证;通过现场观测顺槽周围岩体应力及位移变形情况,分析了工作面采动过程中顺槽所产生应力及变形规律等,为工作面安全高效开采提供保障。
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