刘腾飞硕士(浅埋煤层长壁开采隔水层破坏规律研究

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1、西安科技大学硕士学位论文浅埋煤层长壁开采隔水层破坏规律研究姓名：刘腾飞申请学位级别：硕士专业：采矿工程指导教师：黄庆享20060418论文题目：浅埋煤层长壁开采隔水层破坏规律研究专业：采矿工程硕士生：刘腾飞(签名)指导导师：黄庆享(签名)摘要橼浅埋煤层十多年来开采实践和理论研究表明，地表厚松散层富含丰富潜水，浅埋煤层开采造成潜水流失严重，同时也可能对煤矿生产构成灾害。对于矿井涌水溃沙的灾害防治工作许多学者已经进行了大量研究，然而对潜水水位下降流失的机理研究及其所引起的矿区荒漠化等环境负效应研究较少。本文以现场地质评价为基础，研究开发

2、了针对柔性隔水粘土层的物理相似模拟实验材料，通过一般物理相似模拟和两相仿真相似模拟实验、理论分析和数值模拟等相结合的方法，以导师承担的国家自然科学基金项目“浅埋煤层地表隔水层的采动隔水性研究”以及教育部科学技术研究项目“厚沙土层下浅埋煤层开采的地表水土流失机理研究”为依托，对浅埋煤层长壁开采上赋基岩及隔水层的破坏规律等问题进行了深入研究。在本论文中，初步研制了在一般物理相似模拟实验中和两相物理相似模拟实验中针对柔性岩层(例如隔水粘土层)的相似模拟材料及相关配比规律，实现了实验室模拟岩土工程中柔性岩层相似模拟；通过物理相似模拟实验，验

3、证了相似实验材料及配比选取的正确性、实验结论的可靠性，分析了浅埋煤层长壁开采下顶板导水裂缝的分布和发展规律，并将上赋岩层根据裂缝分布分为了“三带”：导水裂缝带、下行裂缝带及弯曲下沉带，确定了基岩破断运动是影响隔水层破坏的关键因素。两相仿真相似模拟实验同时也给出了在采动过程中潜水流失过程，在两相相似模拟实验研究方面迈进了一步。通过理论分析，掌握了导水裂缝发展高度，确定了开采过程中潜水流失的影响因素，同时指出三趾马亚粘土层的采动稳定性是榆神矿区实施潜水保护的关键。最终，本论文以我国陕北榆树湾井田为地质原型进行了数值分析以及工程实例研究。

4、关键词：浅埋煤层；隔水粘土层；保水开采；两相模拟实验研究类型：应用基础研究Subject：ResearchonAquiclude’sBrokingLawofLongwallMiningInShallowSeamSpecialty：MiningEngineeringName：LiuTengfeiSupervisor：HuangQingxiangAbstract(Signature)Practiceandtheorystudyinshallowseamindicatethattherichdivingdrainsseriouslywhi

5、chexistsinthicksandlayers，anditcouldbeadangertotheproductionofcoalminingifthewaterandsandfluidintoface．Thestudyonburstingdisasterhascardedalot，butresearchaboutthemechanismofdivingdrainingandthecontraryenvironmenteffectcarriedseldom．Inthispaper,newexperimentalmaterialis

6、developmentedinviewoftheflexibleclayaquicludebusedonfieldtesting．Onthebasisofmysupervisor&professorHuangQingxiang’sitemsponsoredbynaturalscienceeducationfundofcountry(StudyontheCharacterofSurfaceAquicludeinShallowSeam)andalsotheitemsponsoredbyministryofeducationofshaam

7、xiprovince(StudyontheMechanismofDivingDraininginShallowSeamMiIlingCoveredwithThickSandLayers)，theaquiclude’sbrokinglawoflongwallmininginshallowseamhasbeenstudiedindetailsthroughphysicalsimulationexperimentandsolid·liquidcouplingexperimentwithmethodsasfollowing：analysis

8、andnumericalsimulation．Thedevelopmentationofnewmaterialinph)‘sicalsimulationexperimentanditsallocatedproportionrulesr