【摘 要】
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鄂尔多斯营盘壕煤矿,主采侏罗系延安组2-2煤层,开采条件具有大采高、大采深的特点,覆岩构造简单,覆岩上部白垩系志丹群组岩性主要为巨厚整体状结构的中-粗砂岩,其下的侏罗系安定组岩性主要为层状结构的泥岩-砂质泥岩,由于岩性差异较大,受采动影响沉降不均匀,两者之间会产生离层。单一工作面开采时,覆岩处于原岩应力状态,结构完整;相邻工作面开采时,临近面覆岩结构已经被破坏,其岩层受力条件与单一工作面已有不同,
【基金项目】
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鄂尔多斯盆地巨厚白垩系水体采动受损机理与防控研究,国家自然科学基金重点项目,编号:41931284;
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鄂尔多斯营盘壕煤矿,主采侏罗系延安组2-2煤层,开采条件具有大采高、大采深的特点,覆岩构造简单,覆岩上部白垩系志丹群组岩性主要为巨厚整体状结构的中-粗砂岩,其下的侏罗系安定组岩性主要为层状结构的泥岩-砂质泥岩,由于岩性差异较大,受采动影响沉降不均匀,两者之间会产生离层。单一工作面开采时,覆岩处于原岩应力状态,结构完整;相邻工作面开采时,临近面覆岩结构已经被破坏,其岩层受力条件与单一工作面已有不同,离层演化规律也不同。本文以营盘壕煤矿22采区2202相邻工作面为例,采用理论计算、数值模拟、现场监测、分区评价等手段,对相邻工作面覆岩离层时空演化规律及防治措施进行研究,取得成果如下:(1)基于Winkler弹性地基薄板模型,建立了单一工作面与相邻工作面离层时空演化模型,分别推导了不同边界条件下岩层竖向挠度,并提出了离层发育位置判别准则。(2)采用三维离散元数值模拟方法分别模拟单一工作面与相邻工作面覆岩离层发育情况,得出:覆岩离层形成经历“发育—扩张—闭合”的三个阶段,沿工作面推进方向,覆岩离层垂向剖面分布边界形态呈现梯形,而倾向方向上,受限于工作面尺寸,分布边界形态呈现三角形,而且相邻工作面覆岩沉降滞后于单一工作面覆岩沉降。(3)采用深钻孔分层沉降监测法对相邻工作面覆岩离层动态发育过程进行原位监测,主要发育三处离层空间,在志丹群与安定组交界处发育一组离层,在志丹群内部发育两组离层空间。离层位置理论判别和数值模拟结果与现场监测结果相吻合,并结合白垩系志丹群组水位长观孔数据,发现志丹群组水位的下降与离层的形成密切相关。(4)通过分析离层水静水压突水过程中的影响因素,利用多因子综合评价法对相邻工作面覆岩离层水害进行分区评价,提出对相邻工作面较危险区进行分段治理的防治技术措施。该论文有图80幅,表9个,参考文献112篇。
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