榆神矿区导水裂隙发育规律研究

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本文以榆神矿区区域地质资料为依据,总结了榆神矿区煤层与含(隔)水层空间组合类型。采用钻孔探测、经验公式及数值模拟三种方法研究研究区导水裂隙带发育高度(以下简称“导高”),通过对比分析发现,经验公式计算得出的导高与现场实测测出的导高有一定的差距。由于采用经验公式法计算时考虑的因素不够全面,导致计算结果误差较大,经验公式在研究区具有一定的局限性。数值模拟得出的导高结果比经验公式法计算得出的结果更加接近现场实测结果,数值模拟方法优于经验公式法,而且耗费时间短、费用低。钻孔探测法在这三种方法中最为准确,但是耗费时间长、费用太高。综合分析可知数值模拟方法是可靠可行经济实用的。  采用三维数值模拟方法,根据塑性条件、破坏准则及应力判别,模拟出不同含(隔)水层空间组合类型和不同采厚以及不同工作面长度下的导高,总结出不同影响因素与导高及裂采比的相关关系。应用数值模拟方法预测出研究区导高,归纳总结出研究区导水裂隙带发育规律。具体取得如下研究成果:  (1)统计当煤层采厚5m时,不同的煤层-含(隔)水层空间组合类型区域的裂采比具有一定的差异:砂土基型区域裂采比26.45,砂基型区域裂采比27.86,基岩型区域裂采比19.67,土基型区域裂采比24.63,烧变岩型区域裂采比22.34。砂基型(隆德,27.86)的裂采比数值较大,而基岩型(薛庙滩,19.67)裂采比数值较小。导水裂隙带高度随着含砂量增大而增大,随着基岩含量的增大而减小。  (2)对数值模拟方法与钻孔探测法、经验公式法的导水裂隙带发育高度计算结果进行了对比分析,得出数值模拟方法是可靠可行经济实用的  (3)研究区范围内不同煤层采厚及不同工作面条件下导水裂隙带发育规律如下:煤层采厚与导高呈正相关关系,煤层采厚在3.5m~5m时,裂采比最大。煤层导高及裂采比随着工作面的增大而减小。  (4)研究区四期规划区的导高发育规律:研究区四期规划区导高主要分布在40~160m范围内,规划区西南部导高最大,可达200m以上。  (5)研究区导水裂隙带危险性分为安全区和危险区两类,安全区内导水裂隙带未突破首采煤层上覆基岩,分布在三期、四期的全区,二期中南部以及一期西南部局地;危险区内导水裂隙带突破首采煤层上覆基岩,集中在一期大部及二期的北部、东部。
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