急倾斜浅煤层群围岩裂隙演化与降雨入渗规律研究
急倾斜或大倾角煤炭储量约占全国煤炭储量的15％-20%左右,急倾斜煤层地质构造和煤层的分布形态等都与近水平煤层有很大的区别,研究急倾斜煤层采动后的裂隙演化规律简单的借用近水平和缓倾斜煤层的理论显然行不通。本文通过现场勘查、实验室试验和数值模拟相结合的研究方法对急倾斜煤层采动后围岩裂隙演化规律和降雨入渗的规律进行深入细致的研究。本论文以北京长沟峪矿区急倾斜煤层群为工程背景,依托课题项目,对矿区现场进行地质构造、水文条件、煤层分布、煤层倾角、大气降雨量和工作面涌水量等实地勘察,并采集岩石样本,进行实验室内岩石力学参数测定,利用折减法估算出矿区岩体节理的参数,并将其应用到数值模拟中。利用离散元数值软件计算煤层采动情况下围岩裂隙演化分布情况和分布规律;研究发现当煤层群进行开采时,受采动的影响,使出露地表的煤层和围岩发生松动,产生大量的采动裂隙,为雨水入渗提供通道,使雨水入渗到采煤工作面和采空区;基于围岩应力和裂隙演化规律的研究,对降雨入渗规律进行了模拟,并计算了采空区和工作面的涌水量,最终揭示雨水入渗的路径。通过对裂隙演化和雨水入渗规律的研究,得出了煤层开采深度在模型+45m水平以下时上部围岩出现阻水机制。对这种阻水机制的存在性进行深入的研究,利用分形理论计算了不同水平的煤层开采时张开、闭合裂隙的分布维数,得出了采深与围岩裂隙闭合率之间是线性递增关系和裂隙闭合率与采空区入渗量之间不对称的曲线关系,研究得到的急倾斜煤层群采动后围岩阻水机制可以为矿区进行合理的水害防治提供理论依据。
急倾斜煤层群;围岩裂隙演化;降雨入渗;分形维数;裂隙闭合率
辽宁工程技术大学
硕士
流体力学
梁冰
2011
中文
TD823.213;TD326
68
2014-03-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）