近浅埋薄基岩煤层开采隔水层破坏机理研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:herangxu
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在我国的陕西榆林地区蕴含大量煤炭资源、煤层埋深较浅、赋存条件稳定,已经成为我国煤炭开发的重点区域,但伴随着煤层的开采将会破坏浅层含水层,进而引起地下含水层水位下降、泉水、湖泊干涸、川河基流量减小乃至断流,导致区域生态平衡破坏和地表生态环境恶化、沙漠扩展等一系列无法修复的严重环境问题。因此,薄基岩浅埋煤层的最大开发技术难点是怎样安全开采煤炭资源的同时最大限度的保护水资源,达到“保水开采”的目的。但是因薄基岩的厚度不同,导致导水裂隙带发育的高度也有所不同,因此分为典型浅埋煤层和近浅埋煤层。本文结合榆阳矿区主采煤层3煤来进行研究近浅埋煤层采动过后导水裂隙带发育高度。榆阳煤矿#3号煤层工作面厚度在3.2-3.9m之间,煤层赋存于侏罗系中统延安组,埋藏深度约为157m左右,煤层倾角一般平均为0.5°~1°,煤层平均厚度3.5m,赋存较为稳定,结构简单。研究区内地质构造简单,水文地质条件中等,地面地势较为平坦,第四系风积沙层厚20m左右,具有较好的开采条件。但矿区紧邻毛乌素沙漠南缘,东部基本被沙漠滩地覆盖,西部地貌为半固定沙丘状,沙漠覆盖率达到70%以上。区域内降雨量稀少,地下水资源较为贫乏,生态环境非常脆弱,而浅部煤层开采会直接影响到含水层,不仅会直接造成矿井溃水危害,还会破坏可贵的水资源。因而,研究近浅埋煤层导水裂隙带发育的高度对保水开采的成败尤为重要。论文在分析厚风积沙近浅埋薄基岩煤层开采时,采用理论分析判断关键层所在位置,并结合采动后岩层内部移动变形规律,建立出地表最大下沉量和覆岩导水裂隙带高度与覆岩拉伸变形量之间的定量关系,给出他们之间的定量关系,推导了岩层层向拉伸变形的计算公式,从而给出导水裂隙带高度理论预测的新方法。并结合实验室相似模拟实验以及计算机数值模拟软件分别确定了煤层开采后覆岩导水裂隙带发育高度,对比分析理论计算结果、模拟实验结果与数值模拟结果,三种不同方法所获得的结果基本一致,从而验证了理论计算结论的可靠性,研究成果为保水开采理论计算方法提供了新的方向。
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