含山县陶厂硬石膏矿控水构造特征及水害防治研究

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随着国民经济的发展,对石膏等非金属自然资源的需求量越来越大,我国石膏开采量大致以10%的速度增长。安徽省含山县陶厂石膏矿属于国内特大型石膏矿,石膏质量较好,矿体控制厚度347.27-562.35m,平均468.60m,矿体上部覆盖着一层溶蚀现象明显,呈盐溶角砾岩,溶蚀后呈蜂窝状,厚度100余米灰岩层。该层溶蚀灰岩富水性强,虽然矿井生产过程中,留设100多米的岩柱,但采掘过程中遇到导水断层时,将带来重大灾害。因此,对矿井建设及生产时期的构造资料进行整理、统计、分析,结合井下观测资料,物探资料,分析矿井构造特征,控制边界断层空间展布,并在含水层水文地质特征研究的基础上,合理留设防水岩柱,对矿井安全生产具有重要意义。另文中介绍了可控源音频大地电磁法(CSAMT)利用人工场源激发地下岩石,接收不同供电频率形成的一次场电位。由于不同频率的场在地层中的传播深度不同,所反映深度与频率构成一个数学关系,不同电导率的岩石在电流流过时所产生的电位和磁场是不同的,CSAMT方法也就是利用不同岩石的电导率差异观测一次场电位和磁场强度变化的一种电磁勘探方法。
摘要第5-6页
Abstract第6页
1 前言第13-19页
    1.1 背景第13页
    1.2 目的及意义第13页
    1.3 国内外研究现状第13-15页
    1.4 存在的问题第15页
    1.5 研究内容和方法第15-16页
    1.6 论文完成工作量第16页
    1.7 技术路线第16-19页
2 矿井基本概况第19-21页
    2.1 位置与交通第19页
    2.2 自然地理第19-21页
3 矿区地质概况第21-27页
    3.1 区域地质背景第21-22页
    3.2 矿区地质第22-27页
        3.2.1 地层第22-23页
        3.2.2 岩浆岩第23页
        3.2.3 构造第23-27页
4 地质构造特征研究第27-43页
    4.1 矿体产状及形态特征第27-29页
    4.2 小构造发育特征第29-31页
    4.3 矿井主体构造的控制情况与分析第31-38页
        4.3.1 F_1断层控制情况与分析第31-33页
        4.3.2 F_2断层控制情况与分析第33-36页
        4.3.3 F_(17)断层控制情况与分析第36-37页
        4.3.4 F_(19)断层控制情况与分析第37页
        4.3.5 F_(18)断层控制情况与分析第37-38页
    4.4 矿区构造成因分析第38-43页
        4.4.1 区域构造演化分析第38-41页
        4.4.2 矿区构造形成模式分析第41-43页
5 基于CSAMT法勘探地质构造及导水性分析第43-53页
    5.1 CSAMT方法应用基本理论第43-44页
    5.2 V8多功能电法仪的CSAMT方法应用第44-45页
    5.3 数据采集方法设计和V8多功能电法仪第45-47页
    5.4 测试结果分析第47-53页
6 矿区构造应力场数值模拟分析第53-59页
    6.1 概述第53-54页
    6.2 地质模型的建立第54页
    6.3 数值模拟第54-57页
        6.3.1 几何模型第54-55页
        6.3.2 边界条件第55页
        6.3.3 应力边界条件的确定第55-56页
        6.3.4 计算过程第56页
        6.3.5 力学模型第56页
        6.3.6 数值模拟的力学参数第56-57页
    6.4 计算结果及分析第57-59页
7 矿井水文地质条件分析第59-65页
    7.1 区域水文地质第59-60页
        7.1.1 地形和地表水第59页
        7.1.2 含(隔)水层水文地质特征第59-60页
        7.1.3 地下水补给、迳流与排泄条件第60页
    7.2 矿井水文地质特征第60-62页
        7.2.1 含水层水文地质特征第60-61页
        7.2.2 地表水、地下水的水力联系、补给关系第61页
        7.2.3 充水因素分析第61-62页
    7.3 控水断层导水性分析第62-65页
        7.3.1 F_1断层导水性分析第62-63页
        7.3.2 F_2断层导水性分析第63页
        7.3.3 F_(17)断层导水性分析第63页
        7.3.4 F_(18)断层导水性分析第63-64页
        7.3.5 F_(19)断层导水性分析第64-65页
8 基于FLAC~(3D)的矿体开采围岩破坏数值模拟分析第65-81页
    8.1 FLAC~(3D)程序简介第65-66页
    8.2 石膏矿体岩石力学性质特征第66-67页
    8.3 数值模拟第67-69页
        8.3.1 几何模型第67页
        8.3.2 边界条件第67-68页
        8.3.3 计算过程第68-69页
        8.3.4 力学模型第69页
        8.3.5 数值模拟的力学参数第69页
    8.4 计算结果及分析第69-81页
        8.4.1 围岩塑性区特征第69-75页
        8.4.2 围岩分布应力情况第75-81页
9 矿井防治水对策第81-89页
    9.1 主要控水构造位置及导水性探查第81-84页
        9.1.1 区内主要断层的控制程度第81页
        9.1.2 勘查手段选择第81-84页
    9.2 防水矿柱的留设第84-89页
        9.2.1 顶板防水矿柱留设第84-85页
        9.2.2 断层防水矿柱合理宽度的确定第85-89页
10 结论第89-91页
参考文献第91-95页
致谢第95-96页
作者简介及读研期间主要科研成果第96页
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