霍洛湾煤矿浅埋薄基岩煤层顺沟安全开采关键技术研究

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霍洛湾煤矿煤层主要赋存特点为埋藏浅、基岩薄,地表为黄土沟壑区。在顺沟开采时,上覆基岩变薄,工作面存在涌水溃沙威胁。顺沟开采研究主要关注引起的河床失稳和地表沉陷,对浅埋煤层开采诱发突水溃砂灾害的研究较少,开展浅埋薄基岩煤层顺沟安全开采关键技术研究,具有重要的理论意义和实践价值。本文以神东天隆集团霍洛湾煤矿沟下安全开采为目标,通过分析呼和乌素沟下22206工作面覆岩类型和开采条件,开展了浅埋煤层覆岩裂隙带发育高度理论分析和FLAC3D及GSM数值计算。研究表明,顶板初次来压步距约为45m,顶板垮落呈现“两带”,顶板垮落高度为42.8 m,顶板周期来压步距约为16 m。呼和乌素沟下开采的导水裂隙带为马鞍形,导水裂隙带发育高度为63.2m,直达沟底。煤层开采以后,河谷整体向下沉降,采空区整体出现了较为明显的破坏现象,覆岩裂隙直接沟通地表水体,必须采取措施才能保障安全开采。基于水体下开采理论,对突水溃砂发生的四个条件进行了分析,确定安全水头为3.74m,高于初始水面,开采存在较大的安全隐患。采用水文地质数值模拟软件GMS对潜水层疏水进行了分析,得出采取疏水降压减小突水溃砂危险性的方法可行。最后,提出了22206工作面过呼和乌素沟开采安全方案,包括地表导流、地表回填、潜水位疏降水,以及开采后的生态恢复。通过实践,完善了浅埋薄基岩煤层顺沟安全开采关键技术,取得了良好效果。
摘要第3-4页
abstract第4-5页
1 绪论第8-16页
    1.1 问题的提出及研究意义第8-9页
        1.1.1 问题的提出第8页
        1.1.2 研究意义第8-9页
    1.2 国内外研究现状及发展趋势第9-13页
        1.2.1 国外研究现状第9-10页
        1.2.2 国内研究现状第10-13页
    1.3 研究内容、研究方法及技术路线第13-16页
        1.3.1 研究内容第13-14页
        1.3.2 研究方法和技术路线第14-16页
2 水文地质与工程地质条件第16-21页
    2.1 矿井及工作面概况第16页
    2.2 工作面地质条件第16-19页
    2.3 工作面开采条件及布置第19-20页
    2.4 本章小结第20-21页
3 覆岩垮落规律与导水裂隙带高度第21-43页
    3.1 覆岩垮落分带第21-23页
    3.2 覆岩破坏机理和三带特征第23-24页
    3.3 导水裂隙带高度的理论计算第24-27页
        3.3.1 导水裂隙带高度第24-26页
        3.3.2 分层开采时的导水裂隙带发育最大高度第26-27页
    3.4 覆岩破坏规律数值模拟分析第27-42页
        3.4.1 FLAC3D数值模拟第27-28页
        3.4.2 FLAC3D数值模型第28-30页
        3.4.3 FLAC3D模拟分析第30-42页
    3.5 小结第42-43页
4 水体下安全开采方法分析第43-54页
    4.1 水体下采煤技术途径第43-44页
        4.1.1 特殊开采技术第43页
        4.1.2 水体处理技术第43-44页
    4.2 涌水量预计第44-48页
        4.2.1 正常涌水量预测第44-46页
        4.2.2 最大涌水量预计预测第46-48页
    4.3 工作面水害预测分析第48-53页
        4.3.1 突水溃砂发生的条件第48-53页
        4.3.2 工作面排水能力第53页
    4.4 小结第53-54页
5 安全开采方案第54-66页
    5.1 呼和乌素沟下安全开采方案分析第54-60页
        5.1.1 含水层采前疏水分析第54-59页
        5.1.2 疏水分析结论第59-60页
    5.2 呼和乌素沟下开采技术及措施第60-61页
    5.3 呼和乌素沟地表安全措施第61-64页
        5.3.1 呼和乌素沟导流方案第61-64页
        5.3.2 呼和乌素沟床修复方案第64页
    5.4 应用情况第64-65页
    5.5 小结第65-66页
6 结论第66-67页
致谢第67-68页
参考文献第68-71页
附录第71页
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