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《中国矿业大学》 2018年
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西部侏罗系采动导水裂隙发育规律及水文地质效应

高尚  
【摘要】:近年来,我国煤炭开发的重心逐渐向西部转移。西部矿区主要含煤地层为侏罗系中统西山窑组,由于其特殊的成岩地质环境,含煤地层具有成岩时间晚、物理强度低、易风化且遇水泥化崩解等特性。与东部石炭-二叠系存在着明显不同,并具有独特的采动破坏特征。本文以位于新疆哈密煤田侏罗系富煤区大南湖矿区为例,在对研究区侏罗系含煤地层微宏观结构、胶结特征以及含隔水层结构等进行系统研究的基础上,采用理论分析、模拟研究、实测对比等方法研究其采动导水裂隙的发育规律及其水文地质效应。主要取得了如下成果:(1)通过物理力学参数测试、电镜扫描,以及相关理论研究,获取了研究区侏罗系含煤地层具有覆岩力学强度低、胶结程度差(颗粒接触式胶结为主)、高孔隙度、结构松散的典型弱胶结特征;通过钻孔资料对比、实际揭露资料以及水文地质求参,揭示了主采煤层顶板含水层的分层段特征。(2)通过相似材料模拟、FLAC~(3D)数值模拟研究了西部侏罗系含煤地层采动导水裂隙的发育及演化规律,模拟结果显示:在发育高度方面,采动导水裂隙发育到16煤隔水段底端,最终高度稳定在46~47m,冒采比与裂采比分别为3.33和15.33~15.67,经过经验公式、邻矿及相似地层实测对比,模拟结果与实测值接近;在发育形态方面,获取了研究区特殊岩层结构条件形成“梯台”型导水裂隙发育范围的基本特征。(3)揭示了研究区特殊地层结构条件下采动导水裂隙的水文地质效应:采动裂隙形成导水通道,破坏了岩层结构、增加了含水层渗透性;导水裂隙波及到Ⅲ-1下段含水层,引起该段含水层水位下降,渗透系数由采前的0.88m/d增大到2.6~4.1m/d之间;由于16煤隔水段的存在,有效控制了采动导水裂隙的进一步发育,避免其波及到Ⅲ-1上段强富水含水段。本文关于西部侏罗系特殊水文地质结构条件下的顶板采动导水裂隙裂缝带的发育高度、影响范围及水文地质效应的研究,对研究区顶板水害的防治具有一定的理论意义和实践价值。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TD745.2;P641.4

【参考文献】
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