基于采動(dòng)效應(yīng)分析的煤層底板注漿改造效果研究

前言 第1章 緒論 1 1.1 研究目的和意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 2 1.2.1 巖體改造研究進(jìn)展 2 1.2.2 底板采動(dòng)效應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展 2 1.2.3 底板采動(dòng)效應(yīng)研究方法進(jìn)展 5 1.3 主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)方法 6 第2章 恒源煤礦礦井工程地質(zhì)背景 9 2.1 礦井概況 9 2.2 礦井地質(zhì)特征 10 2.2.1 地層 10 2.2.2 構(gòu)造 16 2.3 礦井水文地質(zhì)特征 24 2.3.1 區(qū)域水文地質(zhì)概況 24 2.3.2 礦井水文地質(zhì)特征 28 第3章 恒源礦井6煤層底板突水危險(xiǎn)性預(yù)評(píng)價(jià) 46 3.1 底板突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法現(xiàn)狀 46 3.2 五圖—雙系數(shù)法基本原理 47 3.2.1 “五圖”的概念和意義 47 3.2.2 “雙系數(shù)”的概念和意義 48 3.2.3 “三級(jí)判別”的概念和意義 48 3.3 恒源礦井6煤層底板突水危險(xiǎn)性預(yù)評(píng)價(jià) 48 3.3.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 48 3.3.2 參數(shù)確定 49 3.3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果 55 第4章 煤層底板加固與灰?guī)r含水層改造注漿工程 57 4.1 地面注漿站概況 57 4.1.1 地面注漿站應(yīng)用概況 57 4.1.2 恒源煤礦建立地面注漿站的必要性 58 4.2 底板加固與含水層改造注漿系統(tǒng)構(gòu)成 59 4.3 工作面注漿改造工程實(shí)施過(guò)程 62 4.3.1 工作面注漿工程設(shè)計(jì) 62 4.3.2 鉆注施工工藝流程與技術(shù)要求 63 4.3.3 注漿效果檢查與評(píng)價(jià) 65 4.4 試驗(yàn)工作面底板注漿改造工程實(shí)施概況 65 4.4.1 Ⅱ615工作面底板注漿改造工程實(shí)施概況 65 4.4.2 Ⅱ6117工作面底板注漿實(shí)施概況 68 4.4.3 Ⅱ6112工作面底板注漿實(shí)施概況 73 第5章 注漿前后煤層底板工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特征研究 78 5.1 注漿前后煤層底板工程地質(zhì)特征差異性研究 78 5.1.1 工程概況 78 5.1.2 注漿前后底板巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究 80 5.1.3 巖石質(zhì)量指標(biāo)評(píng)價(jià) 87 5.1.4 注漿前后底板巖塊波速測(cè)試與對(duì)比 88 5.1.5 注漿前后底板巖層鉆孔波速原位測(cè)試與對(duì)比 93 5.1.6 注漿前后底板巖體結(jié)構(gòu)分析 102 5.1.7 注漿前后底板巖體強(qiáng)度特征 106 5.2 注漿前后煤層底板含水層富水性鉆探探查與評(píng)價(jià) 110 5.2.1 Ⅱ615工作面注漿前后底板含水層富水性鉆探探查與評(píng)價(jià) 110 5.2.2 Ⅱ6117工作面注漿前后底板含水層富水性鉆探探查與評(píng)價(jià) 113 5.2.3 Ⅱ6112工作面注漿前后底板含水層富水性鉆探探查與評(píng)價(jià) 117 5.3 注漿前后底板含水層富水性物探探查與評(píng)價(jià) 121 5.3.1 探測(cè)方法原理 121 5.3.2 Ⅱ615工作面底板注漿前后物探探測(cè)結(jié)果對(duì)比分析 123 5.3.3 Ⅱ6117工作面底板注漿前后物探探測(cè)結(jié)果對(duì)比分析 132 5.3.4 Ⅱ6112工作面底板注漿前后物探探測(cè)結(jié)果對(duì)比分析 137 5.4 本章小結(jié) 140 第6章 煤層底板采動(dòng)效應(yīng)原位測(cè)試研究 142 6.1 底板采動(dòng)效應(yīng)原位測(cè)試研究概況 142 6.2 非注漿工作面底板采動(dòng)效應(yīng)原位測(cè)試研究 143 6.2.1 震波CT探測(cè)原理 143 6.2.2 探測(cè)工程布置與探測(cè)數(shù)據(jù)采集 144 6.2.3 探測(cè)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析 146 6.3 注漿工作面底板采動(dòng)效應(yīng)原位測(cè)試研究 153 6.3.1 孔巷間電阻率CT法測(cè)試原理及設(shè)備 153 6.3.2 Ⅱ615工作面底板采動(dòng)效應(yīng)孔巷間電阻率CT法監(jiān)測(cè)與分析 156 6.3.3 Ⅱ6112工作面底板采動(dòng)效應(yīng)孔巷間電阻率CT法監(jiān)測(cè)與分析 167 6.4 注漿前后工作面底板采動(dòng)效應(yīng)探測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià) 177 6.4.1 注漿與非注漿工作面底板采動(dòng)變形破壞深度 177 6.4.2 注漿與未注漿工作面底板采動(dòng)變形破壞深度差異性分析與注漿效果評(píng)價(jià) 177 第7章 煤層底板注漿改造效果數(shù)值模擬研究 180 7.1 計(jì)算程序簡(jiǎn)介 180 7.2 注漿前后煤層底板采動(dòng)效應(yīng)數(shù)值模擬 180 7.2.1 計(jì)算模型構(gòu)建 180 7.2.2 計(jì)算參數(shù)選取 183 7.2.3 計(jì)算方案與模擬計(jì)算過(guò)程 184 7.2.4 模擬結(jié)果分析 184 7.3 Ⅱ615工作面注漿改造底板采動(dòng)效應(yīng)數(shù)值模擬分析 193 7.3.1 模型的建立 193 7.3.2 模型結(jié)果分析 194 7.4 Ⅱ6117工作面底板注漿加固采動(dòng)效應(yīng)數(shù)值模擬分析 200 7.4.1 模型的建立 200 7.4.2 模型結(jié)果分析 201 7.5 本章小結(jié) 208 第8章 工程應(yīng)用與效益分析 210 8.1 底板含水層注漿改造帶壓開采安全性評(píng)價(jià) 210 8.1.1 Ⅱ615工作面底板含水層注漿改造帶壓開采安全性評(píng)價(jià) 210 8.1.2 Ⅱ6117工作面底板含水層注漿改造帶壓開采安全性評(píng)價(jià) 211 8.1.3 Ⅱ6112工作面底板含水層注漿改造帶壓開采安全性評(píng)價(jià) 213 8.1.4 Ⅱ6119工作面底板含水層注漿改造帶壓開采安全性評(píng)價(jià) 214 8.1.5 Ⅱ628工作面底板含水層注漿改造帶壓開采安全性評(píng)價(jià) 216 8.2 效益分析 217 第9章 結(jié)論 219 9.1 主要結(jié)論 219 9.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 220 參考文獻(xiàn) 222