矿井水文地质论文范文参考关于矿井水文地质的优秀论文范文【10篇】

矿井水文地质论文范文参考关于矿井水文地质的优秀论文范文【10篇】 煤层底板突水是严重影响我国煤矿资源安全开采的主要危害之一.随着开采深度不断增加,矿井水文地质条件更加复杂,研究大埋深复杂水文地质条件工作面开采技术研究对于保证矿井安全生产具有重要意义.论文以水文地质条件评价、现场观测、实验室相似模拟试验、数值模拟为基础,采用材料力学、弹性力学和损伤力学等固体力学理论,运用人工智能预测方法,较全面地研究了大埋深复杂水文地质条件工作面开采技术,主要包括矿井水文地质规律、底板破坏规律、底板注浆加固技术、断层采动破坏规律,得出了复杂水文地质条件地下水的赋存、运移规律,分析评价了试验工作一突水可能性；建立了底板破坏深度预测模型,得出了底板破坏深度；建立了成套的底板加固技术,设计了“分散制浆、细管输浆、双重固管防喷、反复透孔注浆”的超高压注浆方法；建立了“顺槽的防冲防倒装置,巷道的可缩高强闭合支护技术、建井期问防淹矿井措施”组成的矿井水害防治技术.论文研究成果在赵固二矿成功进行了应用,取得了显著的经济效益. 通过区域水文地质条件的理论分析,和矿井暴露的特征研究,确定了平朔一号井工矿在受担水沟断层对地下水阻拦下所处的径流-排泄区位置和矿井水文地质条件中等的情况.以平朔一号井工矿太西采区为例,运用顶板“三图双预测”理论,通过以GIS的AHP方法的叠加,生成了顶板富水性分区图,并结合充水水源判释、充水通道分析,与地面瞬变电磁和井下音频电透探测的结果互为验证；在划分三带的基础上,通过理论分析建立了工程地质模型,并运用FLAC3D进行数值模拟,得出了开采冒裂性分区图；顶板富水性分区图与开采冒裂性分区图叠加,生成了顶板涌突水条件综合分区图, 以此圈定了顶板危险区以及较危险区域,为成功运用“双预测”法奠定了基础.在建立顶板水文地质模型基础上,应用MODFLOW地下水流模拟软件对顶板冒裂处理前后矿井涌水量进行了分区、时的预算评价.结合矿井生产地质条件和顶板涌突水条件综合分区,针对性的对一号井工矿五大水源的防治提出了综合措施. 在华北型煤田,随着煤矿开采水平的延伸和开采范围的扩大,太原组下部煤层开采受到底板承压水的威胁越来越严重.如何将这些煤矿从承压水上解放出来,实现煤矿安全、高产、高效,一直是中国煤炭行业的主要攻关课题之一. 本文以莱芜矿区潘西煤矿为例,对深矿井煤层底板徐、奥灰突水机理进行了研究,并进行了煤层底板突水预测预报,并提出了综合防治水技术途径.首先,在分析潘西煤矿地质、水文地质及以往突水资料的基础上,概括出了影响煤层底板突水的六个因素；其次,对采场煤层底板应力状态及顶、底岩层运动规律做了分析；对大采深条件下的矿井底板破坏深度进行了理论分析、数值模拟及现场实测综合研究,结合大采深矿井实际突水资料,统计归纳出了底板破坏深度经验公式；分析了原始导高带及采动导高带的原因和影响因素及其确定方法；分析了煤层底板的综合阻水性能,并评价了潘西煤矿底板岩层的阻水性能；对采场底板突水动态机理进行了研究,并分析了断裂构造突水机制,包括断层的原始导水性及采动活化突水,从力学角度分析了断层的增展机制,同时指出了煤层底板突水的发生过程与岩石中裂纹的扩展直至破裂的过程有密切关系,指出导水裂隙带以下,某一深度以上存在一个裂纹亚临界扩展区,长期荷载作用导致裂隙的流变扩展、连通,引发滞后突水.第三,利用多源信息复合法建立矿井底板突水预测模型,对整个矿区进行了突水危险性分区,实现了矿井底板突水的预测预报；编制了矿井底板突水预测预报应用软件.最后,在详细分析煤层底板突水机理及矿井水文地质条件的基础上,提出了综合防治水技术途径.该成果对于潘西煤矿安全开采深部煤层起到了指导性作用,并取得了较好的应用效果. 溃砂或水砂突涌是薄基岩厚松散含水层条件下采掘时含砂量较高的水砂混合流体溃入井下工作面并造成财产损失及人员伤亡的一种矿井地质灾害.溃砂或水砂突涌产生的机理与影响因素与一般意义上的矿井水害不同,应作为一种独立的矿井地质灾害种类来对待. 本文围绕“薄基岩采动破断及其诱发水砂混合流运移特性研究”这一科学问题,以山东太平煤矿厚松散含水层薄基岩含煤地层为地质原型,分析了矿区地质、水文地质与工程地质条件及薄基岩特征,明确了薄基岩的涵义,建立了工程地质模型,分析了煤层采动薄基岩破断的机理,归纳总结了薄基岩厚松散层下开采水砂流涌出通道形成的三类工程地质模式,设计并制作了水砂混合流运移及突涌试验模型,模拟了采矿覆岩体裂隙通道中水砂混合流在运移与突出过程中的启动、运移和稳定的全过程,研究了煤层开采水砂混合流运移特性与动力机制.本文取得的主要创新成果有: (1)揭示了不同岩性组合薄基岩的采动破断机理.薄基岩厚覆盖层下采煤属于特殊地质条件下的开采问题.在详细研究和总结研究采区的主要地质特征的基础上,通过模型试验和数值模拟,获得了研究区开采覆岩破坏的基本规律以及“三带”的发育特征.工程地质力学模型和相似材料模型试验结果揭示了含煤地层不同岩性组合薄基岩采动破断机理,有限元数值模拟显示了覆岩(土)中的应力与应变分布情况,离散元模拟分析得到了覆岩运动规律及工作面周期性的来压现象.结果表明,在薄基岩条件下,导水裂隙带容易贯通基岩,直接波及到覆盖层底部的含水层,导致工作面突水涌砂. (2)设计并制造了水砂混合流运移及突涌模型.该模型能够模拟出地下采矿覆岩体通道中水砂混合流在运移与突出过程中的启动、运移和稳定的过程,方便用于研究水砂混合流运移中周围岩体与水砂混合流的动力耦合关系. (3)通过模型实验,研究了水砂混合流在采动裂隙通道中的运移与通道大小、颗粒尺寸、出砂口大小等的定量关系.通过设置不同水砂混合物成分、不同水压力、不同裂隙通道宽度的模型试验,定量化地研究了水砂混合物运移及涌出的多种地质信息,得到了不同模型试验水砂混合流运移通道中不同位置监测的水压力变化曲线,同时得到了裂隙通道水砂流速度与通道宽度的关系,即同一种水砂流运移速度随裂隙通道的宽度增加而降低,在裂隙宽度相同的情况下,水砂流运移速度又随颗粒逐渐变细而增大,观测得到了水砂流通道溢出口出砂量与时间的变化关系,即涌出物的含砂量随时间延长而减少,刚开始水砂涌出物中含砂量大,含砂量较大的状态持续时间短,随着试验时间推移,渗透变形破坏的不断完成,涌出物的含砂量也渐渐减小,最后至塌陷漏斗形成后,涌出物中含砂量渐变为零. (4)研究了不同通道类型水砂流运移特征,提出了水砂流运移的三个阶段及三种水砂突出类型.根据煤层采动引起覆岩破坏形成的垮落带、导水裂缝带通道情况,将水砂混合流运移通道侧壁面分为平直光滑无充填的、粗糙起伏无充填的及有充填软弱泥质物质的三类,并针对这几种形态进行了模型试验.试验以0.05MPa和0.1MPa水压力条件下的不同通道裂缝宽度、不同倾角、不同通道侧壁形态为例,揭示了孔隙水压力在裂隙通道中不同位置的变化特征.突水涌砂在采空区是瞬间发生的,在裂隙通道内,根据孔隙水压力的变化,将水砂混合流运移过程分为相互关联的三个阶段:上升阶段、稳定阶段及突出阶段.总结了水砂混合流突出阶段的水压力变化曲线的特征,划分出了三种水砂突出类型:直泻式突出型、跳跃式突出型和缓坡式突出型.由此,探索了水砂混合流运移特征及动力机制. 煤层底板隔水层在承压水作用下的破坏和突水事故是构成我国华北型煤矿安全生产的主要威胁,因此,研究其突水机理对于有效防治水患威胁、保证煤矿生产安全具有极其重要的现实意义. 本文研究的核心内容有二个,其一是研究煤层底板承压水作用下隔水层的突水机理,即科学问题；其二是用突水机理理论来解决煤矿防治水害的工程实践问题,即技术问题. 本研究认为：煤层底板突水问题集中表现为承压水与隔水层之间的相互作用,在这个作用过程中,承压水突破隔水层的阻隔形成突水通道而突水,这个突水通道既不同于隔水层的渗透通道,也不同于含水层的渗透通道,而是一种新型的、与“管道”性质类似的水流通道,因此,煤层底板突水机理就是突水通道在底板隔水层中的形成机理. 在研究突水机理问题时,首先得出：所有的突水事故都与隔水层的非完整性有关,从而在“岩体结构”及“不连续介质模型”的前提下,提出了突水机理就是（承压水作用下）隔水层的原有结构面扩张而转化为突水通道的作用机理；其次是通过典型现场试验成果的发现和应用对“原始导升高度”进行溯源追踪,指出原始导升高度是承压水在隔水层的渗透高度,是隔水层渗透性的表现,不是突水通道的发育高度；第三,通过对典型突水案例的系统分析,根据突水通道的形成方式把煤层底板突水模式归结为“破裂致突”和“渗流致突”两种类型,并提出渗流致突的临突判据；第四,设计并完成了渗流致突的两个模拟试验.一方面,为揭示出渗流致突的发生机理,设计了微管阻水试验和微管流量试验；另一方面,为验证前面的机理,设计了相似材料的突水通道试验,通过突水通道的断面形态来完整地呈现突水通道形成的过程.第五,专门研究了“突水系数”的问题,提出突水系数是表示突水“征兆”的一个警示性参数,评价矿井生产安全的最终指标是涌水量或突水量,以及据此配备的防排水设施,而非突水系数.通过以上的研究,完整准确地展示出渗流致突的突水机