斷層合理留設煤巖柱寬度數(shù)值模擬研究分析.pdf

1、依據相關規(guī)程規(guī)定，大型斷層破碎帶必須留設合理長度的安全防水煤巖柱，導致大量的煤炭資源不能夠充分開采。近些年來，隨著精細物探水平、含水層注漿加固改造技術等方面水平不斷提高，原有斷層防水煤柱留設方式受到了嚴重質疑。為此本著“以人為本、科技興礦，安全高效和減少資源損失、走可持續(xù)發(fā)展”社會宗旨和理念。為解放受水患威脅和斷層限制兩者共同影響的煤炭資源，研究在受到兩者的影響下，合理留設其煤巖柱尺寸技術顯得尤為重要。
　　論文以五溝煤礦南一采區(qū)

2、1011工作面外側F14斷層為研究對象，從研究F14斷層及其伴生構造的分形幾何學特征入手，在分析礦井突涌水資料的基礎上，采用物探井下鉆探等多學科多手段相互配合、理論聯(lián)系實際的方法，結合礦井開拓大巷、石門巷道揭露以及南一采區(qū)1011工作面外側鉆探、瞬變電磁探測成果，重點研究F14斷層開采自身的含導水性特征和F14斷層帶巖層的分形幾何特征、物理力學性質、水理性能、導水性、富水性、采動活化可能性以及注漿改造的安全可靠性，從而對F14斷層及伴生

3、構造采動影響下的破壞移動演化規(guī)律、導富水性進行分析預測，由此提出F14斷層留設合理煤柱不拆減支架開采理論方案和灰?guī)r水害防治相應對策，工作面在進入斷層防水煤柱的位置后應采取的行之有效的調控措施。在此基礎上，著重進行了二維固液兩相相似模擬實驗和運用FLAC3D對F14斷層留設不同煤巖柱尺度進行數(shù)值模擬分析，結果表明：當煤層開采越靠近斷層時，受斷層帶的“屏障”作用，底板突水可能性會陡增。隨工作面不斷推進，底板破壞高度不斷增加，斷層活化程度不斷

4、增大，承壓水沿活化斷層的導升高度不斷增大；通過模擬和數(shù)值分析表明：實際工程原型的安全煤柱寬度需留設40m。運用FLAC3D對斷層破碎帶的寬度不同進行模擬，研究發(fā)現(xiàn)受煤層采動原因致使斷層破碎帶影響程度及范圍漸漸變得難以控制；突水危險性漸漸變大，需留設的煤柱寬度相應地變大。并深入研究了F14斷層受應力場和滲流場兩者同時影響下發(fā)生突水的機理，在煤層采動過程中可明顯可見的觀測斷層活化突水過程，揭示了五溝礦1011工作面里段F14斷層合理留設斷層