青东矿104采区灰岩水对10煤层开采的影响评价

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青东煤矿104采区10煤层底板灰岩含水层发育,底版隔水层厚度分布不均,在灰岩水压力和采动破坏的共同作用下极易产生突水事故。本文针对104采区10煤层底板及灰岩特征进行研究。首先分析了矿井及104采区底板灰岩的地质和水文地质特征,结果表明:对煤层开采产生主要影响的太原组1-4灰含水层处于相对的封闭水文地质单元,径流弱,富水性中等-强;通过对采区地质、水文地质以及岩溶陷落柱形成环境的研究,得出采区不具备形成较大岩溶陷落柱的地质条件。其次运用灰色BP神经网络和有限元数值模拟预测了采动影响下底板破坏深度,两种预测结果相近,平均值为14.65m;运用分形理论对104采区10煤隔水底板进行完整性分析,并对其进行岩层组合分析;结合104采区底板隔水层厚度、岩性情况,得出其隔水性能较好的结论。利用数值模拟得10煤层采动时断层位置渗流场变化情况,表明采区断层富水性弱,但仍存在受断层切割使10煤层与太灰对接,导致发生突水的可能;通过突水系数理论计算结果分析,结果表明采区的灰岩含水层水压高、底板隔水层薄,处于承压水上“超限开采”状态,存在灰岩突水的可能性。最后,采用了“稳定流”和“非稳定流”公式对采区的涌水量进行了预测,得出最大涌水量498.35m3/h,在矿井的疏降排水能力范围之内;运用模糊综合评判对10煤底板突水危险性进行评价,划分突水危险性分区,为10煤层开采采取相应的防治水措施提供了依据。图[47]表[32]参[62]
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
引言第16-17页
1 绪论第17-22页
    1.1 课题研究目的和意义第17页
    1.2 国内外研究现状第17-19页
        1.2.1 国内研究现状第17-18页
        1.2.2 国外研究现状第18页
        1.2.3 存在的问题第18-19页
    1.3 课题研究内容和方法第19-20页
        1.3.1 研究内容第19页
        1.3.2 研究方法第19-20页
    1.4 论文时间安排和工作量第20-22页
        1.4.1 时间安排第20-21页
        1.4.2 主要完成工作量第21-22页
2 矿井地质和水文地质第22-36页
    2.1 矿井及104采区位置第22页
    2.2 地层特征第22-26页
        2.2.1 地层第22-25页
        2.2.2 煤层第25-26页
    2.3 矿井和采区构造第26-27页
        2.3.1 矿井构造第26-27页
        2.3.2 采区构造第27页
    2.4 采区水文地质特征第27-33页
        2.4.1 地表水第27页
        2.4.2 新生界松散层含、隔水层第27-30页
        2.4.3 二叠系主采煤层间含、隔水层第30-31页
        2.4.4 碳酸盐岩类岩溶裂隙含、隔水层第31-33页
    2.5 断层及岩溶富水性第33-34页
    2.6 各含水层补给、径流、排泄条件及其水力联系第34-36页
3 底板灰岩水文地质特征分析第36-49页
    3.1 太灰含水层内部结构及岩溶发育情况第36-42页
        3.1.1 太原组一灰顶标高第36-38页
        3.1.2 1~4灰含水层岩性分析第38-40页
        3.1.3 1~4灰岩溶发育情况分析第40-41页
        3.1.4 陷落柱发育情况第41-42页
    3.2 太灰水水化学特征第42-46页
        3.2.1 水质分析第43-45页
        3.2.2 水源判别第45-46页
    3.3 灰岩水文地质条件及富水性分析第46-49页
        3.3.1 抽放水试验成果分析第46-47页
        3.3.2 水文地质成果总结第47-49页
4 104采区10煤层底板破坏规律第49-61页
    4.1 灰色BP神经网络预测底板破坏深度第49-56页
        4.1.1 煤层底板破坏深度影响因素分析第49-50页
        4.1.2 灰色BP神经网络预算模型基本原理第50-51页
        4.1.3 预测样本的选取第51-54页
        4.1.4 网络的建立、训练及检验第54-56页
    4.2 数值模拟预测底板破坏深度第56-60页
        4.2.1 FLAC~(3D)简介第56页
        4.2.2 模型的建立第56-59页
        4.2.3 模拟结果分析第59-60页
    4.3 底板破坏深度确定第60-61页
5 采区充水因素分析第61-94页
    5.1 底板裂隙突水第61-74页
        5.1.1 10煤层隔水底板厚度变化特征第61-63页
        5.1.2 10煤层隔水底板岩性组合特征第63-68页
        5.1.3 底板隔水层段物理力学性质第68页
        5.1.4 10煤层底板隔水层岩体结构类型划分第68-72页
        5.1.5 10煤层底板裂隙突水预测第72-74页
    5.2 断层导含水性分析第74-91页
        5.2.1 实际揭露第74-75页
        5.2.2 断层导水性数值模拟第75-91页
    5.3 104采区太灰水量预测第91-94页
        5.3.1 计算公式第91-92页
        5.3.2 预测突水量第92-93页
        5.3.3 预测结果第93-94页
6 104采区10煤层底板突水危险性评价第94-104页
    6.1 灰色模糊综合评价方法简介第94页
    6.2 评价指标及统计分析第94-96页
        6.2.1 岩溶裂隙发育第95页
        6.2.2 断裂构造第95页
        6.2.3 隔水底板厚度第95页
        6.2.4 含水层厚度第95-96页
    6.3 底板突水危险性等级评价第96-103页
        6.3.1 权重的计算第96-98页
        6.3.2 因素集的确定第98页
        6.3.3 评语集的确定第98-100页
        6.3.4 白化权函数的确定第100-101页
        6.3.5 灰色模糊运算第101-103页
    6.4 底板突水危险性等级分区第103-104页
7 结论第104-106页
    7.1 结论第104-105页
    7.2 存在的不足第105-106页
参考文献第106-109页
致谢第109-110页
作者简介及读研期间主要科研成果第110页
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