浅埋煤层水岩耦合效应的覆岩破坏研究.pdf

中图分类号 学科分类号 论文编号 密级公珏 安徽理工大学 硕士学位论文 浅埋煤层水岩耦合效应的覆岩破坏研究 作者姓名鎏世值 专业名称墨芷工程 研究方向贮出压力量岩屋控剑 导师姓名直虿室教援 导师单位室邀理王太堂 答辩委员会主席赵光明教援 论文答辩日期2 0 1 4 年5 月 31 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 4 年5 月3 1 日 万方数据 AD i s s e r t a t i o ni nM i n i n g E n g i n e e r i n g S t u d yo fo v e r b u r d e nf a i l u r ei ns h a l l o ws e a mw a t e r - r o c k c o u p l i n ge f f e c t C a n d i d a t e L i a n gS h i w e i S u p e r v i s o r P r o f ．G a oZ h a o n i n g S c h o o lo f M i n i n ga n dS a f e t y A n H u i U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 0 1 ，P ．R ．C H I N A 万方数据 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得．塞徵堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 巡 日期挫年』月』日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徼垄王太堂有保留、使用学位论 文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位 属于塞邀堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽 理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名粱也书 签字日期 。f 争年‘月了日 导师签名 而忽彳 签字日期2 纠} 年∥月歹日 万方数据 摘要 捅要 中国神府一东胜煤田位于内蒙古西部、陕西北部及山西北部，是目前开发最大 的一块煤田，有着开采地质条件简单，地表生态环境脆弱的突出特点。该区是毛 乌素沙漠与黄土高原的边缘地带，地表植被稀疏，风蚀严重，大部地区被厚厚的 风积沙所覆盖，生态环境十分脆弱，该区的主要含水层为第四系萨拉乌苏组，它 是不整合接触在侏罗纪基岩上，这个含水层是整个地区赖以生存的水系，水资源 非常宝贵，主要靠地表降水来补给，我们已经清楚的认识到煤炭的开发不能以破 坏当地的生态环境为代价，所以说保护水资源和搞清水资源破坏的机理对于西部 浅埋煤田的开发具有重要的现实意义和长远的战略意义。 本文拟通过理论分析、计算机数值模拟等方法对西部生态脆弱矿区浅埋煤层 开采的水岩耦合效应下的覆岩破坏规律进行系统的研究。本文研究的具体内容及 成果如下 。 1 根据岩层控制的关键层理论，同时结合浅埋煤层的构造的突出特点，理 论分析了上覆岩层起着关键作用的结构层的稳定性决定着上覆隔水土层的稳定 性，因此分析关键结构层的稳定性对顶板含水层的保护有着很大作用。关键结构 层在上覆岩层载荷的作用下将会产生弯曲，当关键结构层的弯曲产生的最大挠度 大于它的极限挠度，关键结构层即将发生断裂。同时，利用数学力学分析手段得 出浅埋煤层的隔水土层保持其隔水性的隔水判据，为防治煤矿顶板突水提供理论 依据。 2 基于计算机数值模拟方法，并结合矿井实际情况，针对2 3 0 1 工作面进 行研究，在实地测试中由于2 3 0 1 工作面一次采出的煤层厚度为3 ．5 m ，直接顶为 2 ．0 m 的泥岩，直接顶垮落后不能充满采空区，故使基本顶破断范围向更高层范围 延伸。运用F L A C 程序对不同工作面长度的水岩耦合效应下的上覆岩层的破坏情 况进行了对比分析，得出了在工作面长度的影响下的应力、位移及塑性区的分布 规律，并在开采煤层上方布置测线，对上覆岩层随着采动的影响下的破坏规律进 行监测，在工作面推进过程中，上覆岩层的应力、位移发生了周期的变化，从而 对导水裂隙带的发育规律进行分析，也为浅埋煤层水岩耦合效应下的覆岩破坏规 律做了系统的监测与总结。还应用经验公式法得出渗流．应力的耦合关系，分析了 薄基岩浅埋煤层在流固耦合的作用下的覆岩渗透系数的变化规律。 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 图【1 0 5 】表[ 3 】参【1 0 2 】 关键词浅埋煤层；顶板突水；隔水土层；数值模拟；水岩耦合；覆岩破坏； 分类号T D 3 1 3 I I 万方数据 摘要 A b s t r a c t C h i n aS h e n f u D o n g s h e n gc o a l f i e l di sl o c a t e di nW e s t e r nI n n e rM o n g o l i a , n o r t h e r nS h a n x ia n dN o r t h e r nS h a n x iw h i c hi st h el a r g e s tp i e c eo fc o a la tp r e s e n t d e v e l o p m e n t w i t h s i m p l em i n i n g a n d g e o l o g i c a l c o n d i t i o n sa n dp r o m i n e n t c h a r a c t e r i s t i c so ff r a g i l ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ．T h em a i na q u i f e ri nt h ea r e ao f Q u a t e r n a r yS a r aW u s ug r o u p ，i ti su n c o n f o r r ni nt h eJ u r a s s i cb e d r o c ka q u i f e r , t h e w h o l er e g i o ni st h es u r v i v a lo ft h ew a t e rs y s t e m ，t h a tt h ew a t e rr e s o u r c e sm a i n l yb y s u r f a c ep r e c i p i t a t i o na r ev e r yv a l u a b l e ．I ti su n d e r s t o o d ，c o a ld e v e l o p m e n td o e sn o t d e s t r o yt h el o c a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta st h ep r i c e ，h a St h ei m p o r t a n tp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c ea n dl o n g - t e r md e v e l o p m e n to fs h a l l o wc o a lf i e l d si nw e s t e r nt h es t r a t e g i c m e a n i n go f t h em e c h a n i s mo fw a t e rr e s o u r c e sa n dw a t e rr e s o u r c e sp r o t e c t i o n ． T h i sa r t i c l et h r o u g ht h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dc o m p u t e rn u m e r i c a ls i m u l a t i o n m e t h o d so ft h ew e s t e r ne c o l o g i c a lf r a g i l em i n i n go fs h a l l o ws g a mm i n i n gu n d e rt h e c o u p l i n ge f f e c to fw a t e rr o c ks t r a t ad a m a g er u l es y s t e mr e s e a r c h ．T h es p e c i f i cc o n t e n t s a n dr e s e a r c hr e s u l t so ft h i sp a p e ri s 弱f o l l o w s 1 A c c o r d i n gt ot h ek e ys t r a t at h e o r yi ng r o u n dc o n t r o l ，a tt h e s a m et i m e ， c o m b i n e dw i t ht h ep r o m i n e n tc h a r a c t e r i s t i c so ft h es t r u c t u r eo ft h es h a l l o wb u r i e dc o a l s e a m ，t h et h e o r e t i c a la n a l y s i so ft h eo v e r b u r d e nl a y e rp l a y s ak e yr o l ei nt h es t r u c t u r e s t a b i l i t yo ft h ed e c i s i o n 、Ⅳi mt h es t a b i l i t yo ft h eo v e r l y i n gs o i ll a y e ri n s u l a t i o n ，S Ot h e s t a b i l i t yo ft h ea n a l y s i so ft h ek e ys t r a t u ms t r u c t u r ef o rt h er o o fa q u i f e rp r o t e c t i o nh a S t h ev e r yb i ge f f e c t ．T h ek e ys t r a t u ms t r u c t u r eu n d e rt h ea c t i o no fo v e r b u r d e nl o a dw i l l p r o d u c eab e n d ，b e n dw h e nt h ek e ys t r a t u ms t r u c t u r e i sg r e a t e rt h a ni t sm a x i m u m d e f l e c t i o nl i m i td e f l e c t i o n ，t h ek e ys t r a t u ms t r u c t u r ei sa b o u tt ob r e a k ．A tt h es a n l et i m e ， u s i n gm a t h e m a t i c a la n dm e c h a n i c a la n a l y s i sm e t h o do fs h a l l o wb u r i e dc o a ls e a l T l i s o l a t ew a t e ro fs o i ll a y e rt ok e e pt h ew a t e rc r i t e r i o n ，a n dp r o v i d et h e o r e t i c a lb a S i sf o r t h ep r e v e n t i o na n dc o n t r o lo fc o a lm i n er o o fw a t e ri n r u s h ． 2 B a s e do nc o m p u t e rn u m e r i c a ls i m u l a t i o nm e t h o d ，a n dc o n n e c t i n g 谢t ht h e a c t u a ls i t u a t i o no fm i n e ，s t u d yo n2 3 0 1f a c e ，d u et ot h e2 3 0 1f a c ei nf i e l dt e s t sa p r o d u c e dc o a lt h i c k n e s so f3 ．5m ，i m m e d i a t er o o ff o r2 ．0m t h i nm u d s t o n e ，i m m e d i a t e r o o ff a l lb e h i n dn o tf u l lo fm i n e d - o u ta r e a , S Ot h es c o p eo ft h em a i nr o o fb r e a k a g e I I I 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 r a n g ee x t e n d sf r o mh i g h e rl e v e l s ．F L A Cp r o g r a mf o rd i f f e r e n tl e n g t ho fw o r k i n gf a c e u n d e rt h ec o u p l i n ge f f e c to fw a t e rr o c ko v e r b u r d e nd a m a g eh a sc a r r i e do nt h ec o n t r a s t a n a l y s i s ，o b t a i n e di nt h ew o r k i n gf a c el e n g t hu n d e rt h ei n f l u e n c eo ft h es t r e s s ， d i s p l a c e m e n ta n dp l a s t i cz o n ed i s t r i b u t i o n ，a n da b o v et h em i n i n go fc o a ls e a l ／l ，l a y o u t o fm e a s u r i n gl i n eo fo v e r b u r d e na st h el a wo fm i n i n gd a m a g eu n d e rt h ei n f l u e n c eo f m o n i t o r i n g ，i nt h ep r o c e s so fw o r k i n gf a c ea d v a n c i n g ，t h eo v e r b u r d e ns t r e s sa n d d i s p l a c e m e n to ft h ec y c l eo fc h a n g e sh a v et a k e np l a c e ，t h ed e v e l o p m e n tr e g u l a r i t i e so f l e a dw a t e rf r a c t u r ez o n e sw e r ea n a l y z e d ，a n d 。a l s of o rt h es h a l l o wb u r i e dc o a ls e a m u n d e rt h ec o u p l i n ge f f e c to fw a t e rr o c ks t r a t ad a m a g er u l et od ot h em o n i t o r i n ga n d s u m m a r yo ft h es y s t e m ．A l s oa p p l i c a t i o ne x p e r i e n c ef o r m u l am e t h o d ，i ti sc o n c l u d e d t h a tt h ec o u p l i n gb e t w e e ns e e p a g ea n ds t r e s sa n a l y s i so ft h et h i nb e d r o c ks h a l l o w b u r i e dc o a ls e a mu n d e rt h ea c t i o no ff l u i d - s t r u c t u r ei n t e r a c t i o n ，t h ec h a n g el a wo f o v e r b u r d e nr o c kp e r m e a b i l i t yc o e f f i c i e n t ． F i g u r e [ 1 0 5 】t a b l e [ 3 】r e f e r e n c e 【1 0 2 】 K e yw o r d s S h a l l o wb u r i e dc o a ls e a m ；R o o fw a t e ri n r u s h ；E v e r ys o i ll a y e r ；N u m e r i c a l S i m u l a t i o n ；W a t e rr o c kc o u p l i n g ；O v e r l y i n gr o c kd e s t r u c t i o n ； C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 313 I V 万方数据 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s t r a c t ．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．I I I l 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 问题的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 国内外研究现状及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．1 浅埋煤层开采的矿压规律及顶板控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 1 ．2 ．2 浅埋煤层保水开采机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 ．2 - 3 保水开采技术及其分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 1 ．3 亟待解决的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．4 研究内容与方法、技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．4 ．1 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 1 ．4 ．2 研究问题的方法与技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。9 2 浅埋煤层开采顶板突水机理的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 2 ．1 浅埋煤层的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 l 2 ．2 浅埋煤层开采时关键层的稳定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．2 ．1 关键层的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 2 ．2 ．2 关键层破断失稳的判定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．3 隔水土层的破坏机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 4 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 5 3 神府．东胜煤田开采地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l7 3 ．1 煤田概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 3 ．2 开采地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 7 3 ．2 ．1 赋存特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l8 3 ．2 ．2 水文地质特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 ．3 矿井生产技术条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 0 3 ．4 第四系风积沙层结构特征和含隔水性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 4 浅埋煤层水岩耦合效应的覆岩破坏的数值模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 4 ．1 工作面开采现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 3 4 ．2 水岩耦合效应下的上覆岩层变形破坏数值模拟分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 4 V 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 4 ．2 ．1F L A C 程序简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 4 ．2 ．2 数学力学模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 4 ．2 ．3 本构关系的确立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 4 ．2 ．4 岩石物理力学参数的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 4 ．3 数值计算成果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3 4 4 ．3 ．1 不同工作面长度的成果对比分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 4 ．3 ．2 覆岩破坏状况及塑性区的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．3 ．3 最大导水裂隙带高度的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 4 ．3 ．4 工作面长度为2 2 0 m 时的覆岩破坏规律监测分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 5 4 ．3 ．5 工作面长度为2 2 0 m 时覆岩的应力与渗流耦合分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 5 4 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 4 5 总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 5 ．1主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 6 5 ．2 有待于进一步研究的内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 5 ．3 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 7 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 8 致{ 射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7 3 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 4 V I 万方数据 目录 C o n t e n t s C h i n e s eA b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 E n g l i s hA b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I I I lI n t r o d u c t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1R a i s eo f p r o b l e m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2S t a t u sa n da n a l y s i so fd o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c h ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 ．1M i n ep m s s u r er e g u l a r i t yo fs h a l l o wb u r i e dc o a ls e a mm j n i n ga n dr o o f c o n t r o l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 ．2S h a l l o ws e a mm i n i n gw a t e rr e t e n t i o nm e c h a n i s m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．2 ．3W a t e r - m i n i n gt e c h n o l o g ya n di t sc l a s s i f i c a t i o n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．3P r o b l e m st ob es o l v e d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．4R e s e a r c hc o n t e n ta n dm e t h o d S ，t e c h n i c a lr o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9 1 ．4 ．1T h em s e a r c hc o n t e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．4 ．2R e s e a r c hm e t h o d sa n dt e c h n o l o g yi s s u e sR o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 A n a l y s i so f S h a l l o wC o a lS e a mR o o f w a t e ri n r u s hm e c h a n i s m ．⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯1 1 2 ．1D e f i n i t i o no fs h a l l o wc o a ls e a m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 2 ．2S t a b i l i t yd u r i n gc r i t i c a ll a y e ri ns h a l l o ws e a mm i n i n ga n a l y s i s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 2 ．2 ．1D e f i n i t i o no f k e yl a y e r ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 1 2 ．2 ．2T h ek e yl a y e rb r e a k i n gt h ej u d g e m e n to fi n s t a b i l i t y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 2 ．3I m p e r m e a b l es o i lf a i l u r em e c h a n i s m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 2 ．4C h a p t e rS u m m a r y ．⋯．⋯．．．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．1 5 3S h e n f u D o n g s h e n gc o a l f i e l dg e o l o g i c a lm i n i n gc o n d i t i o n s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17 ；．1C o a lf i e l dp r o f i l e s ．．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．．．⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．⋯．．．1 7 ；．2M i n i n gg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．．⋯．⋯⋯1 7 3 ．2 ．1O c c u r r e n c eC h a r a c t e r i s t i c s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．18 3 ．2 ．2H y d r o g e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 0 ；．3M i n ep r o d u c t i o nt e c h n o l o g y ．⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．2 0 3 ．4Q u a t e r n a r ys t r u c t u r eo f a e o l i a ns a n dl a y e r2 1c o n t a i n i n gi m p e r m e a b i l i t y ⋯⋯．2 1 ；．5C h a p t e r S u m m a r y ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．2 1 4S h a l l o ws e a n lc o u p l i n ge f f e c t so f w a t e r - r o c ko v e r b u r d e nf a i l u r es i m u l a t i o n ．．．．．．．．．．．．．2 3 4 ．1S t a t u so f F a c e ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 ’3 V I I 万方数据 安徽理工大学硕士学位论文 4 ．2U n d e rt h ec o u p l i n ge f f e c to fw a t e rr o c ko v e r b u r d e nd e f o r m a t i o na n df a i l u r e n u m e r i c a ls i m u l a t i o na n a l y s i s ⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯．2 4 4 ．2 ．1I n t r o d u c t i o no fF L A Cp r o g r a m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 4 ．2 ．2B u i l dm a t h e m a t i c a la n dm e c h a n i c a lm o d e l ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 4 ．2 ．3C o n s t i t u t i v er e l a t i o n se s t a b l i s h e d ⋯⋯⋯．．．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯2 9 4 ．2 ．4T - od e t e r m i n et h ep h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp a r a m e t e r so f r o c k ⋯⋯⋯⋯⋯2 9 4 ．3N u m e r i c a lc a l c u l a t i o J lr e s u l t s ．⋯⋯⋯．．⋯．．⋯．⋯⋯．．．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．⋯．．⋯⋯．．．3 3 4 ．3 ．1T h er e s u l t so f t h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i so f d i f f e r e n tf a c el e n g t h ⋯⋯⋯⋯．3 3 4 ．3 ．2O v e r b u r d e nF a i l u r ei d e n t i f i e dS t a t u sa n dm a x i m u mh e i g h to fw a t e r f l o w i n gf h M t I l r e dz o n e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。4 3 4 ．3 ．3 硼1 eh e i g h to f w a t e rf l o w i n gf r a c t u r e dz o n ei d e n t i f i e d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 4 4 ．3 ．4F a c el e n g t hi s2 2 0 mO v e r b u r d e nF a i l u r et om o n i t o rt h el a ww h e n a n a l y z i n g ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 5 4 ．3 ．5W h e nt h ew o r k i n gf a c el e n g t ho f2 2 0ms t r a t as t r e s sa n ds e e p a g e c o u p l i n ga n a l y s i s ．⋯⋯．．．．⋯⋯．．．⋯．．⋯⋯．．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．⋯．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．5 4 4 ．4C h a p t e rS u m m a r y ⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．⋯．．．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．．⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯．．．6 3 5 S u m m a r ya n dO u t l o o k ．⋯．⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯．．．．⋯⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．．6 5 5 ．11 1 1 em a i nc o n c l u s i o n s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 5 5 ．2C o n t e n tn e e d sf u r t h e rs t u d y ．．⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯．．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯⋯⋯6 5 5 ．3O u t l o o k ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 6 R e f e r e n c e s ⋯⋯．．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯．．．．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯．．．6 7 A c k n o w l e d g e m e n t s ⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯7 3 A b o u tt h ea u t h o ra n d p r i n c i p a lr e s e a r c hd u r i n gg r a d u a t es c h 0 0 1 ．⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．7 4 V I I I 万方数据 1 绪论 1 绪论 1 ．1 问题的提出 煤炭作为我国的主体能源，对我国的国民经济的发展具有重要意义Ⅲ。在全 国煤田普查中，内蒙古，新疆，陕西，山西的煤炭储量占全国的8 1 ．3 ％，所以说 我国的能源发展重心，现在正在由东向西转移，在西部的大煤田中，已经开发建 设的有黄陵、华亭、灵武、东胜、榆神、