本书以皖北恒源煤矿为研究对象，采用理论分析、实验室试验、数值模拟、现场测试等研究方法，以钻探和物探为主要手段，在对井田6煤底板突水危险性预评价的基础上，提出底板含水层注浆改造方案，介绍了底板含水层注浆改造工程实施过程，研究注浆前后底板岩体结构特征及其差异性；建立了五种不同的底板工程地质模型，模拟分析注浆前后各种结构类型底板的采动效应；对注浆改造底板采动效应进行监测，并与非注浆工作面底板采动效应进行对比，揭示注浆前后工作面底板采动变形破坏特征的差异性及其岩体结构控制机理，评价底板加固与含水层注浆改造效果，为承压水体上煤层安全高效开采提供水文地质保障。研究成果对皖北矿区乃至华北矿区类似条件的矿井水害治理具有重要的指导意义。
样章试读
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前言
第1章 绪论 1
1.1 研究目的和意义 1
1.2 国内外研究进展 2
1.2.1 岩体改造研究进展 2
1.2.2 底板采动效应机理研究进展 2
1.2.3 底板采动效应研究方法进展 5
1.3 主要研究内容和技术方法 6
第2章 恒源煤矿矿井工程地质背景 9
2.1 矿井概况 9
2.2 矿井地质特征 10
2.2.1 地层 10
2.2.2 构造 16
2.3 矿井水文地质特征 24
2.3.1 区域水文地质概况 24
2.3.2 矿井水文地质特征 28
第3章 恒源矿井6煤层底板突水危险性预评价 46
3.1 底板突水危险性评价方法现状 46
3.2 五图-双系数法基本原理 47
3.2.1 “五图”的概念和意义 47
3.2.2 “双系数”的概念和意义 48
3.2.3 “三级判别”的概念和意义 48
3.3 恒源矿井6煤层底板突水危险性预评价 48
3.3.1 评价标准 48
3.3.2 参数确定 49
3.3.3 评价结果 55
第4章 煤层底板加固与灰岩含水层改造注浆工程 57
4.1 地面注浆站概况 57
4.1.1 地面注浆站应用概况 57
4.1.2 恒源煤矿建立地面注浆站的必要性 58
4.2 底板加固与含水层改造注浆系统构成 59
4.3 工作面注浆改造工程实施过程 62
4.3.1 工作面注浆工程设计 62
4.3.2 钻注施工工艺流程与技术要求 63
4.3.3 注浆效果检查与评价 65
4.4 试验工作面底板注浆改造工程实施概况 65
4.4.1 Ⅱ615工作面底板注浆改造工程实施概况 65
4.4.2 Ⅱ6117工作面底板注浆实施概况 68
4.4.3 Ⅱ6112工作面底板注浆实施概况 73
第5章 注浆前后煤层底板工程地质与水文地质特征研究 78
5.1 注浆前后煤层底板工程地质特征差异性研究 78
5.1.1 工程概况 78
5.1.2 注浆前后底板岩石物理力学性质试验研究 80
5.1.3 岩石质量指标评价 87
5.1.4 注浆前后底板岩块波速测试与对比 88
5.1.5 注浆前后底板岩层钻孔波速原位测试与对比 93
5.1.6 注浆前后底板岩体结构分析 102
5.1.7 注浆前后底板岩体强度特征 106
5.2 注浆前后煤层底板含水层富水性钻探探查与评价 110
5.2.1 Ⅱ615工作面注浆前后底板含水层富水性钻探探查与评价 110
5.2.2 Ⅱ6117工作面注浆前后底板含水层富水性钻探探查与评价 113
5.2.3 Ⅱ6112工作面注浆前后底板含水层富水性钻探探查与评价 117
5.3 注浆前后底板含水层富水性物探探查与评价 121
5.3.1 探测方法原理 121
5.3.2 Ⅱ615工作面底板注浆前后物探探测结果对比分析 123
5.3.3 Ⅱ6117工作面底板注浆前后物探探测结果对比分析 132
5.3.4 Ⅱ6112工作面底板注浆前后物探探测结果对比分析 137
5.4 本章小结 140
第6章 煤层底板采动效应原位测试研究 142
6.1 底板采动效应原位测试研究概况 142
6.2 非注浆工作面底板采动效应原位测试研究 143
6.2.1 震波CT探测原理 143
6.2.2 探测工程布置与探测数据采集 144
6.2.3 探测数据处理与结果分析 146
6.3 注浆工作面底板采动效应原位测试研究 153
6.3.1 孔巷间电阻率CT法测试原理及设备 153
6.3.2 Ⅱ615工作面底板采动效应孔巷间电阻率CT法监测与分析 156
6.3.3 Ⅱ6112工作面底板采动效应孔巷间电阻率CT法监测与分析 167
6.4 注浆前后工作面底板采动效应探测结果评价 177
6.4.1 注浆与非注浆工作面底板采动变形破坏深度 177
6.4.2 注浆与未注浆工作面底板采动变形破坏深度差异性分析与注浆效果评价 177
第7章 煤层底板注浆改造效果数值模拟研究 180
7.1 计算程序简介 180
7.2 注浆前后煤层底板采动效应数值模拟 180
7.2.1 计算模型构建 180
7.2.2 计算参数选取 183
7.2.3 计算方案与模拟计算过程 184
7.2.4 模拟结果分析 184
7.3 Ⅱ615工作面注浆改造底板采动效应数值模拟分析 193
7.3.1 模型的建立 193
7.3.2 模型结果分析 194
7.4 Ⅱ6117工作面底板注浆加固采动效应数值模拟分析 200
7.4.1 模型的建立 200
7.4.2 模型结果分析 201
7.5 本章小结 208
第8章 工程应用与效益分析 210
8.1 底板含水层注浆改造带压开采安全性评价 210
8.1.1 Ⅱ615工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价 210
8.1.2 Ⅱ6117工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价 211
8.1.3 Ⅱ6112工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价 213
8.1.4 Ⅱ6119工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价 214
8.1.5 Ⅱ628工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价 216
8.2 效益分析 217
第9章 结论 219
9.1 主要结论 219
9.2 主要创新点 220
参考文献 222
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