文档介绍：第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛论文 作品名称:浅埋煤层保水开采隔水层稳定性的模拟研究作品单位:能源学院指导教师:黄庆享电话:电话:参赛队员:陈春春、任志才、郭建平贺雁鹏、石金、刘东目录摘要 11绪论 3 3 3 52隔水层的应力–应变及其相似条件 –应变及其相似条件 63隔水层相似配比实验 7(1)模拟材料的选择 7(2)配比实验设计 –应变变化规律 8(1)水和油影响剂的比较 8(2)砂土比的影响 8(3)最佳配比的确定 104局部充填相似模型设计 105充填间隔宽度与覆岩裂隙发育的关系........................................106局部充填隔水层稳定性....................................................137结论 14参考文献 15附录 17浅埋煤层保水开采隔水层稳定性的模拟研究摘要:我国西部广泛赋存的浅埋大煤田在我国能源发展战略中具有重要地位。矿区干旱少雨且地下水资源匮乏,随着一批千万吨级矿井相继投产和火力发电等工业的急速发展,矿区出现了严的供水危机。因此,如何在煤炭开采中合理地保护地下水资源,已成为亟需解决的重要问题。粘土隔水层的采动隔水性能对实现浅埋煤层保水采煤具有重大意义,隔水层的采动稳定性模拟是开展浅埋煤层采动水土流失规律和保水开采控制研究的关键,其相似模拟材料的研制与配比变化规律研究则是模拟实验的基础、前提。相似模拟技术是通过物理相似模拟和理论分析相结合的方法,开发了隔水层应力应变全程相似模拟技术,通过模拟实验掌握了煤矿近浅埋煤层保水开采[1~4]覆岩运动基本规律,分析了隔水层的稳定性和保水开采的可行性。陕北浅埋煤层隔水层主要由塑性明显的土层组成,传统的脆性材料模拟技术难以满足要求。对于黏土隔水层,其塑性变形特性有利于减缓导水裂隙产生,保持为隔水稳定性。模拟隔水层的变形性质,特别是峰后塑性变形特性是隔水层稳定性模拟的关键。因此,实现隔水层应力–应变全程相似的模拟技术就成为保水开采研究的基础。实验研究得到了可以模拟隔水层的应力应变全程性质,实现了柔性岩土层的相似模拟。本论文的研究促进了相似模拟由线性模拟向应力应变全程仿真模拟的发展,为采动地表水土流失规律和保水开采控制研究提供了有效手段。关键词:浅埋煤层;相似模拟;保水开采;局部充填;覆岩移动绪论煤炭是我国的主要能源,在一次性能源消费中占有相当大的比例。目前,我国已探明煤炭总储量在9000亿t以上,含煤面积达55万多平方公里,是世界上煤炭资源最丰富的国家之一。据预测,到2050年煤炭资源仍占我国能源需求的70%以上,因此对地下各种赋存条件煤炭资源的开采将是一项长期的任务。,总储量约2400亿t,被列为世界七大煤田之一,2009年该矿区原煤产量达200Mt,并且以每年30Mt的速度递增。煤层埋深40~580m,初期开发的煤层埋深一般在100~200m以内。煤层赋存的突出特点主要是埋藏浅(150m)、顶板基岩薄(50m)、地表为厚风积沙覆盖层。随着全球对环境的关注,煤炭开采也向环保方向发展,提出了煤矿绿色开采理念,其中保水开采日益受到重视。,神东煤田地处我国西部的毛乌素沙漠和陕北黄土高原的接壤地带,水资源贫乏,植被稀疏、生态环境脆弱,社会发展水平低,自然状态下环境质量呈下降趋势。由于煤矿开采,导致地表水、煤系含水层的人工疏干及采动形成导水裂隙带引起的自然疏干,造成本已十分珍贵的矿区水资源白白地消耗和浪费。水资源的的破坏、流失将改变地表土壤的持水性和水土平衡结构,致使表土疏松,裸土、裸岩面积扩大,加剧矿区水土流失,导致土地荒漠化,最终导致地质环境质量、生态环境的彻底恶化。浅埋煤层下的开采对水土流失和土地荒漠化的影响更严重,因此在本来就脆弱的西部生态环境里,对浅埋煤层进行开采所造成的环境效应势必更加明显,影响也更为严重。、优质的且急需开发来维持和促进我国经济建设的煤炭资源,但是这些地区十分珍贵的含水层(如毛乌素沙漠前沿的陕北榆神府地区煤系地层上覆第四系的萨拉乌苏组含水层)又会因地下开采而遭受严重流失和污染,开采的同时产生的环境问题也十分突出,两者矛盾十分尖锐。因此绿色开采被提出,在水资源比较贫乏的本区,合理地开采和利用宝贵的水资源对保证矿区顺利开发,具有重要的现实意义。我国目前对于煤炭资