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论文中文题名:

 苗庄煤矿15-3号煤层顶底板 突水危险性预测    

姓名:

 田凡凡    

学号:

 18209212052    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 085217    

学科名称:

 工学 - 工程 - 地质工程    

学生类型:

 硕士    

学位级别:

 工程硕士    

学位年度:

 2021    

培养单位:

 西安科技大学    

院系:

 地质与环境学院    

专业:

 地质工程    

研究方向:

 矿井水害    

第一导师姓名:

 薛喜成    

第一导师单位:

 西安科技大学    

论文提交日期:

 2021-06-16    

论文答辩日期:

 2021-06-03    

论文外文题名:

 Prediction of damage risk of roof water and floor ash in coal seam 15-3 of Miaozhuang Coal Mine    

论文中文关键词:

 苗庄煤矿 ; 采动裂隙 ; 数值模拟 ; BP神经网络 ; 突水危险性    

论文外文关键词:

 Miaozhuang Coal Mine ; Mining fissure ; Numerical simulation ; BP neural network ; Water inrush danger    

论文中文摘要:

随着我国煤炭资源的不断开采,浅部煤炭资源逐渐消耗殆尽,不少煤矿已转入深部开采,矿井所面临的水害也更加复杂。苗庄煤矿属于华北型煤田,目前采掘部署集中在下组深部煤层,其开采条件不仅面临底板奥灰高承压水的威胁,而且存在着顶板采动裂隙沟通上组煤采空区积水的危险。本文以苗庄煤矿15-3号煤层为研究对象,通过理论分析、数值模拟、构建机器学习模型的方法进行煤层采动裂隙发育预测研究,在此基础上,基于采动裂隙破坏隔水层的观点,对15-3号煤层存在的顶板采空区积水和底板奥灰承压水水害进行危险性分析,主要研究内容及成果如下:

(1)论文在分析煤层赋存、地质构造、含(隔)水层及开采现状的基础上,对15-3号煤层主要充水水源和充水通道进行了探讨,认为由采动裂隙形成的贯穿式导水通道是诱发突水的主要因素。

(2)运用FLAC3D建立了煤层开采数值模型,分析了工作面不同推进步距下的覆岩塑性区、应力以及位移动态演化特征,得出当工作面推进320m,煤层达到充分采动,覆岩裂隙带高度达到稳定;结合数值模拟、经验公式以及相邻矿井开采实测值,确定15-3煤层的导水裂隙带高度为95m,裂采比为25.2。

(3)分析了底板破坏深度发育的主要影响因素,以实测数据为基础,对影响因素进行了方差分析、相关性分析以及权重分析,最后对样本数据的相关性和冗余度进行处理,并结合遗传算法建立了底板破坏深度预测模型。最终得出15-3煤层和上组煤采空区的底板采动破坏深度分别为23.22m和20.04m。

(4)结合15-3煤层的导水裂隙带高度、钻孔数据和顶板采空积水区底板采动破坏深度预测值,绘制了15-3号煤层与顶板采空区有效隔水层等值线图,得出15-3号煤层顶板采动裂隙不能沟通顶板采空区积水;结合钻孔数据、突水系数法和15-3号煤层底板采动破坏深度预测值,对15-3煤层底板进行了突水危险性预测,绘制了15-3号煤层底板综合危险性分级分区预测图,将15-3号煤层底板分为8个相对突水风险区。

       研究成果可为该矿安全生产提供一定的理论依据,同时也可以丰富我国现阶段下组深部煤层安全开采的研究内容。

论文外文摘要:

With the continuous exploitation of coal resources in China, shallow coal resources are gradually depleted, many coal mines have been transferred to deep mining, and the water hazards faced by mines are more complex. Miaozhuang coal mine belongs to North China briquette field. At present, the mining arrangement is concentrated in the deep coal seam of the lower formation. The mining conditions are not only threatened by the high confined water of the bottom slab, but also the danger of water accumulation in the goaf of the coal formation on the roof mining fissure communication.

Based on the theory analysis, numerical simulation and machine learning model of coal seam No.15-3 coal seam in Miaozhuang Coal Mine, this paper studies the prediction of coal seam mining fracture development. Based on the view that mining fracture destroys the water barrier, the risk analysis of goaf water accumulation and floor ash confined water damage in No.15-3 coal seam is carried out. The main research contents and achievements are as follows:

(1) Based on the analysis of coal seam occurrence, geological structure, water-bearing layer and mining status, the main water source and water-filling channel of No .15-3 coal seam are discussed.

(2) A numerical model of coal seam mining is established using FLAC3D, The dynamic evolution characteristics of overburden plastic zone, stress and displacement under different propulsion steps are analyzed, Come to the conclusion that when the face advances 320m, The coal seam reaches full mining, The height of overburden fissure zone is stable. Combined with numerical simulation, empirical formula and measured value of adjacent mine mining, Determine 15-3 coal seam water diversion fracture zone height of 95 m, The fracture ratio is about 25.2 per cent.

(3)  analyzed the main influencing factors of the depth development of the bottom plate damage, conducted the variance analysis, correlation analysis and weight analysis on the measured factors, finally processed the correlation and redundancy of the sample data, and established the bottom plate damage depth prediction model combined with the genetic algorithm. Finally, the bottom plate mining failure depth of 15-3 coal seam and upper group coal mining area are 23.22m and 20.04m respectively.

(4) Combined with 15-3 coal seam water-conducting fracture zone height, borehole data and prediction value of mining failure depth of roof mining water-space, Draw the contour map of effective water barrier layer between coal seam 15-3 and roof goaf, It is concluded that mining fissure of coal seam No.15-3 can not communicate the water accumulation in roof goaf; Combined with borehole data, water inrush coefficient method and prediction value of mining failure depth of coal seam floor 15-3, Prediction of water inrush risk of 15-3 coal seam floor, The comprehensive hazard classification zoning prediction map of coal seam floor No.15-3 is drawn.

The research results can provide some theoretical basis for the safe production of the mine, At the same time, it can also enrich the research content of safe mining of deep coal seam in the lower formation of China at the present stage..

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中图分类号:

 TD745    

开放日期:

 2021-06-30    

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