刘桥一矿遇断层开采底板突水数值模拟分析.pdfVIP

2012年第8期 中州煤炭 总第200期 刘桥一矿遇断层开采底板突水数值模拟分析 赵 靓 ，汝连会，李张鹏 (安徽恒源煤 电股份有 限公司 刘桥一矿 ，安徽 淮北 235162) 摘要 ：煤层在采动影响下，随着工作面推进 ，煤层底板破坏深度不断加大，当破坏波及到断层时存在突水危 险。运用 FLAC 软件给予合理 的模拟 ，定量地分析 了在遇 断层开采条件下 ，围岩应力分布状况 以及破坏影 响程度 ，为矿 区底板突水预测 、预报提供有效途径 。 关键词 ：数值模拟 ；断层；采动影响 ；破坏深度 中图分类号 ：TD745．21 文献标志码 ：B 文章编号 ：1003—0506(2012)O8—0010—03 1 矿井概况 厚度小。 2 模 型建立依据 刘桥一矿位于安徽省淮北市濉溪县刘桥镇境 内，地面标高约 +31m。该矿主体构造为一不完整 矿井所揭露 的下界灰岩厚度最 大为 60．96m， 的陈集向斜 ，地层倾角 8。～15。，已查出落差大于 l0 平均厚 50．00m，石炭系太 原组主要 由灰岩、细砂 m的断层有25条 ，以正断层为主，无岩浆岩入侵 ，但 岩、粉砂岩 、泥岩和煤层组成，石炭系太原组主要 由 陷落柱较发育，总体构造复杂程度 中等。刘桥一矿 灰岩 、细砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成 ，处于中间的 西北以土楼断层和谷小桥断层 与刘桥二矿相邻 ，东 较硬岩石对灰岩水起到 良好的阻隔作用 。 南以刘桥断层为界 ，浅部至6煤层隐伏露头 ，深部至 在 以往收集资料过程 中，综合可以看出矿 区内 一 600m水平 ，长约 7km，宽 1．5～2．0km(图 1)。 发育正断层较多，且大断层较为广泛 。钻孔揭露断 层充填物质以角砾岩 、泥质砂岩胶结为主，岩心较为 破碎 ，局部呈泥化状态 ，且断层导水能力不强。尽管 煤层开采过程中距 离灰岩水较远，但是在采动过程 中，由于工作面应力 的重新分布，会 间接影 响到断 层，当煤层采动与断层对接时，存在突水危险性。 为了研 究断层构造对底板 突水 的影 响，运用 FLAC”软件进行三维模型模拟 ，模型高 100m，走 向长 300m，宽 200m。在计算范 围内，煤层埋深 图1 刘桥一矿构造纲要示意 500m，煤层厚 3m，模型包括煤层上方 50m厚 的岩 矿井新生界含水层厚 218．20～281．60m，自上 层 ，模型上部以至地表的岩体 自重力施加垂直方 向 而下可分为4个含水层和 3个隔水层组。3个隔水 的载荷 2．5MPa，煤层下方包括 50m厚 的底板岩 层主要为灰 白色厚层状钙质黏土、泥灰岩和灰绿色 层 ，隔水层厚40m，各岩层的地质构造均设为水平 。 厚层状黏土 ，局部夹 1～2层细砂 ，厚度大 (22．20～ 为了进行 比较分析 ，选取 F，。断层进行特例模拟 ，在 91．35m，平均厚48．65m)。4个含水层厚度变化大 采掘过程中遇断层情况可以