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断层导水性评价方法及采动活化影响研究

断层导水性评价方法及采动活化影响研究

作者：吕振猛中国矿业大学

学位级别：硕士

华北型煤田的开采普遍受到底板奥陶系灰岩水的威胁,且经由底板断层作为导水通道发生奥灰突水是主要形式,开展断层导水性的采前评价及采动活化研究,具有重要意义。本文以山东省兖州市东滩煤矿七采区为研究背景,以防奥灰断层突水为目标,... 详细信息

华北型煤田的开采普遍受到底板奥陶系灰岩水的威胁,且经由底板断层作为导水通道发生奥灰突水是主要形式,开展断层导水性的采前评价及采动活化研究,具有重要意义。本文以山东省兖州市东滩煤矿七采区为研究背景,以防奥灰断层突水为目标,围绕采前断层导隔水性评价、开采时断层是否活化改变导隔水性能等科学问题,采用理论分析、公式推导、数值模拟等方法手段,对断层导水性的采前分区评价方法、采动底板断层活化时空规律及采动活化对断层导水性的影响进行了深入研究,取得的成果如下:(1)在分析影响断层导水性的因素基础上,利用断层封闭性理论研究成果,选择SGR值、泥岩塑性变形指数(I)、断层启闭因数(I)、断层岩成岩指数(I)四个因素作为评价指标,结合单指标评价标准和多指标叠加分级标准,建立了采前断层导水性分区评价方法。(2)将采前导水性分区评价方法应用于研究区内四条断层,并利用研究区钻孔自然伽马数据与实测渗透系数关系拟合公式,预测了研究区断层带的渗透系数,将其与导水性评价结果对比,结果显示二者高度相关;评价结果显示研究区断层总体采前导水性低。(3)在前人建立的采动底板断层活化力学模型中引入断层破坏因子(υ)概念,通过υ值判断断层是否活化。分别以推采距离和断层带埋深为自变量时υ值的变化,反映断层活化的时空规律;利用Matlab的编程功能,实现了模型的数据量化分析计算,研究了断层倾角、内摩擦角、采深影响下的采动底板断层活化时空规律。(4)采用GDEM数值模拟软件的裂隙网格功能,模拟采动导致底板断层导水性变化过程,通过监测采动过程中底板断层带不同深度的裂隙开度变化,揭示了煤层底板断层的采动活化过程及断层带导水性变化规律。(5)基于采动底板断层导水性变化规律理论研究成果,根据研究区断层的特征分析其采动活化特征,并选择具有代表性的FJ130断层模拟其导水性采动变化过程,为煤矿安全开采提供依据。该论文有图71幅,表21个,参考文献98篇。

关键词：断层导水性断层活化 GDEM 数值模拟理论推导

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湘东北虎形山钨多金属矿断层导水性初探

国土资源导刊 2022年第4期19卷 26-31页

作者：刘程慧唐朝永谭稳许金良湖南省国土空间调查监测所湖南长沙410129 桂林理工大学资源与环境工程学院广西桂林541004

湘东北虎形山钨多金属矿是一个大型多金属矿床,矿床赋存于寒武系下统牛蹄塘组灰岩地层中,矿区水文地质条件较为复杂。文章在分析矿区水文地质特征的基础上,从断层力学性质及围岩条件等方面对矿区断层的导水性影响因素进行了理论探讨,利... 详细信息

湘东北虎形山钨多金属矿是一个大型多金属矿床,矿床赋存于寒武系下统牛蹄塘组灰岩地层中,矿区水文地质条件较为复杂。文章在分析矿区水文地质特征的基础上,从断层力学性质及围岩条件等方面对矿区断层的导水性影响因素进行了理论探讨,利用钻孔抽水试验成果资料,重点对矿区F1断层的导水性进行了分析和研究,认为F1断层导水性很弱,属于隔水性质断层,未沟通矿区西面冶湖水体。

关键词：断层导水性钨多金属矿区虎形山湘东北

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断层导水性预测评价与应用研究

断层导水性预测评价与应用研究

作者：李梁宁山东科技大学

学位级别：硕士

煤层的开采受地质构造、水文地质条件制约,特别是导水断层的存在,将矿井水文地质复杂化,既给矿井高效生产带来不利影响,又增加了矿井突水的可能。煤矿水文地质工作者一直重视断层导水性的研究,但由于其复杂性,该问题一直没有得到很好的... 详细信息

煤层的开采受地质构造、水文地质条件制约,特别是导水断层的存在,将矿井水文地质复杂化,既给矿井高效生产带来不利影响,又增加了矿井突水的可能。煤矿水文地质工作者一直重视断层导水性的研究,但由于其复杂性,该问题一直没有得到很好的解决,因此对断层导水性的进一步深入研究,对矿井水害防治工作具有重要意义。本文采用理论分析、室内试验等多手段综合的方法,针对煤系断层导水性问题开展详细研究。运用相似材料模拟的原理,基于驱替渗流实验,选择了三种不同的岩性配比试样,通过自行设计的驱替渗流实验装置,室内模拟断层压力、地下水压力和断层带岩性组成设计断层导水性模拟实验,获得了断层压力、水压和泥质含量对断层导水性的影响特征;综合考虑断层导水性实验结果、断层导水性及封闭性的研究现状,确定了岩性对接关系、泥岩涂抹作用、断层力学性质、流体压力、泥岩塑性变形、断层带泥质含量、断层带岩石胶结情况7个断层导水性影响因素;依托于断层导水性模拟实验、影响因素及断层导水性机理研究,参考了目前断层导水性、断层封闭性的研究方法,针对7个影响因素,提出了运用断层泥比率法(SGR)、泥岩涂抹系数法(SSF)、岩性并置图法、断层紧闭指数、断层带胶结程度分析、泥岩塑性变形指数、水岩应力作用指数7种方法来共同预测评价断层导水性,并运用模糊层次分析法确定各指标权重,建立了断层侧向导水性指数C和断层垂向导水性指数V两个断层导水性综合预测评价模型。以济宁二号井为应用,根据研究区地质特征,着重分析了断层发育特征及断层发育机制,将断层分为两期断层;利用钻孔应力解除法对研究区进行了三组原岩应力实测,获得研究区地应力场分布特征;依据构建的断层导水性预测评价数学模型对研究区21条断层分别做了断层导水性预测评价,评价结果显示断层整体导水性差,仅个别导水性好,以实际揭露情况验证,验证结果与评价结果相符,显示了断层导水性评价模型的准确性。本论文的研究对于构造发育地区煤炭资源开采中的矿井防治水工作具有指导意义。

关键词：断层导水性断层导水性模拟实验垂向导水性指数纵向导水性指数矿井水害防治济宁二号井

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基于断层封闭性研究评价其导水性

采矿与岩层控制工程学报 2022年第2期4卷 1-10页

作者：张培森许大强付翔解建董宇航张晓乐山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 矿业工程国家级实验教学示范中心山东青岛266590 安徽省皖北煤电集团有限责任公司安徽宿州234000

为进一步研究断层导水性问题,以祁东煤矿Ⅱ3采区F5,DF5-21两条采区边界断层为背景,针对具体的地质条件,在定性研究的基础上分别采用SSF,CSP,SGR综合分析法和断面正压力判别法对断层侧向及垂向封闭性进行定量研究,进而对该采区边界断层... 详细信息

为进一步研究断层导水性问题,以祁东煤矿Ⅱ3采区F5,DF5-21两条采区边界断层为背景,针对具体的地质条件,在定性研究的基础上分别采用SSF,CSP,SGR综合分析法和断面正压力判别法对断层侧向及垂向封闭性进行定量研究,进而对该采区边界断层导水性问题进行评价。研究结果表明:断距为断层侧向封闭性的主要影响因素,随着断距的增大,泥岩涂抹距离变长,断层侧向封闭性变差,导致断层侧向导水性变好;断面正压力为影响断层垂向封闭性的决定性因素,随着地层埋深的增加,断面正压力增大,断层垂向封闭性变好,导致断层垂向导水性变差。研究结果可为矿井防治水工作提供相关参考。

关键词：断层封闭定量评价断层导水性矿井防治水

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基于AMT法的断层导水性研究

内蒙古煤炭经济 2021年第21期 5-8页

作者：王嘉文芦震杨彦成荆锐英宁夏回族自治区煤炭地质局宁夏银川750004

矿井水害是威胁煤矿安全生产的重要因素之一,由于断层导水性不明确造成的矿井水害事故时有发生。AMT法作为重要的地下水文地质勘查手段之一,具有设备装置相对简单、携带方便、效率高的特点,适合在煤矿勘查阶段进行大面积水文地质勘探工... 详细信息

矿井水害是威胁煤矿安全生产的重要因素之一,由于断层导水性不明确造成的矿井水害事故时有发生。AMT法作为重要的地下水文地质勘查手段之一,具有设备装置相对简单、携带方便、效率高的特点,适合在煤矿勘查阶段进行大面积水文地质勘探工作。本文基于工程实例,对基于AMT法的断层导水性进行了研究。

关键词：断层导水性 AMT 视电阻率

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矿井典型断层导水性解析及复杂程度判识

山东煤炭科技 2020年第11期38卷 165-167,170,174页

作者：董现锋邹宇姚孟杰平顶山天安煤业股份有限公司13矿河南平顶山467000 河南理工大学资环学院河南焦作45400

为界定煤矿井范围内断层的性质,本文应用瞬变电磁勘探资料阐明了断层导水性,基于分形理论评价了断层复杂程度。研究表明:刘庄正断层具有较强的导水性,徐庄正断层表现为阻水性质,其余断层展现为弱导水特征;断层分形维数平均值为1.118,复... 详细信息

为界定煤矿井范围内断层的性质,本文应用瞬变电磁勘探资料阐明了断层导水性,基于分形理论评价了断层复杂程度。研究表明:刘庄正断层具有较强的导水性,徐庄正断层表现为阻水性质,其余断层展现为弱导水特征;断层分形维数平均值为1.118,复杂程度整体表现为中等;刘庄正断层附近巷道掘进和工作面回采时应加强底板水害防治。

关键词：平顶山煤田断层导水性分形理论断层复杂程度

EH4电磁方法在断层定位及导水性探测中的应用

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山东科技大学学报（自然科学版） 2010年第4期29卷 35-39页

作者：王玉和王厚臣程久龙姜国庆山东科技大学矿山灾害预防控制教育部重点实验室山东青岛266510 山东新汶矿业集团有限责任公司协庄煤矿山东新泰271221 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

应用地球物理方法对断层进行定位并查明其导水性对煤矿安全生产具有重要意义。EH4电磁成像方法是CSAMT和MT的结合体,具有轻便、灵活、分辨率高等优势。通过在山东新宏煤矿进行断层定位及导水性探测,说明EH4电磁方法在确定断层的位置、... 详细信息

应用地球物理方法对断层进行定位并查明其导水性对煤矿安全生产具有重要意义。EH4电磁成像方法是CSAMT和MT的结合体,具有轻便、灵活、分辨率高等优势。通过在山东新宏煤矿进行断层定位及导水性探测,说明EH4电磁方法在确定断层的位置、落差及导水性方面具有较大优势。

关键词： EH4电磁成像法断层定位断层导水性电阻率断面

基于断层封闭性的导水性评价及防隔水煤柱设计

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中国矿业 2021年第3期30卷 138-143页

作者：李光辉王杰谢道雷魏久传刘鹏山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 山东能源新汶矿业集团有限责任公司山东泰安271200 山东能源临沂矿集团王楼煤矿山东济宁273500

山东王楼煤矿自建井以来一直受矿井涌水的影响。刘官屯断层贯穿王楼井田中部,该断层附近多个工作面的涌水量居高不下,判断该断层是否导水,进而留设合理宽度的断层防隔水煤岩柱,对防止王楼煤矿断层突水,减小矿井涌水量至关重要。本文以... 详细信息

山东王楼煤矿自建井以来一直受矿井涌水的影响。刘官屯断层贯穿王楼井田中部,该断层附近多个工作面的涌水量居高不下,判断该断层是否导水,进而留设合理宽度的断层防隔水煤岩柱,对防止王楼煤矿断层突水,减小矿井涌水量至关重要。本文以王楼煤矿27309工作面刘官屯断层防隔水煤岩柱留设为例,通过岩性并置图法、SGR断层泥比率法和断面正压力判定法等从侧向和垂向两方面评价断层的封闭性,进而确定断层的导水性。根据评价结果选择合适的公式,计算刘官屯断层防隔水煤岩柱的宽度,并结合以往工作面出水情况综合分析,进而确定刘官屯断层防隔水煤岩柱尺寸。结果表明,27309工作面附近刘官屯断层是导水断层,断层防隔水煤岩柱宽度应为140 m。既保证工作面不导水,又能最大限度地回采煤炭资源,对矿井的安全生产具有极其重要的意义。

关键词：水害防治断层封闭性断层导水性煤柱宽度防隔水煤柱

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石莲煤矿水患因素分析与研究

科技创新导报 2022年第27期19卷 172-175页

作者：陈冲王洪永江西省地质局地理信息工程大队江西南昌330001 江西省地质调查勘查院地质环境监测所江西南昌330001

为进一步查清石莲煤矿矿区水患情况,确保矿山安全开采,通过对水文地质资料的搜集、矿山老采空区的清查和历史老窑的调查,本文在资料整理、分析研究的基础上,依据煤炭行业的相关规定,对石莲煤矿矿井水患进行分析论证,进一步查清矿山的水... 详细信息

为进一步查清石莲煤矿矿区水患情况,确保矿山安全开采,通过对水文地质资料的搜集、矿山老采空区的清查和历史老窑的调查,本文在资料整理、分析研究的基础上,依据煤炭行业的相关规定,对石莲煤矿矿井水患进行分析论证,进一步查清矿山的水患情况,并提出相应的防范措施,为矿山防治水工作提供可靠资料,为探放水设计提供科学依据。

关键词：煤矿安全开采水患因素大气降水及地表水层间裂隙水老窑水断层导水性