《基于采动效应分析的煤层底板注浆改造效果研究(精)》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煤底板突水危险眭预评价的基础上，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。本书可供地质工程、勘查技术与工程及矿井地质灾害防治等专业从事相关课题研究的科研人员、工程技术人员及大专院校的师生参考。
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
4.4.1Ⅱ615工作面底板注浆改造工程实施概况65
4.4.2Ⅱ6117工作面底板注浆实施概况68
4.4.3Ⅱ6112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
5.2.1Ⅱ615工作面注浆前后底板含水层富水性钻探探查与评价110
5.2.2Ⅱ6117工作面注浆前后底板含水层富水性钻探探查与评价113
5.2.3Ⅱ6112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
5.3.2Ⅱ615工作面底板注浆前后物探探测结果对比分析123
5.3.3Ⅱ6117工作面底板注浆前后物探探测结果对比分析132
5.3.4Ⅱ6112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
6.3.2Ⅱ615工作面底板采动效应孔巷间电阻率CT法监测与分析156
6.3.3Ⅱ6112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
7.3Ⅱ615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
7.4Ⅱ6117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
8.1.1Ⅱ615工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价210
8.1.2Ⅱ6117工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价211
8.1.3Ⅱ6112工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价213
8.1.4Ⅱ6119工作面底板含水层注浆改造带压开采安全性评价214
8.1.5Ⅱ628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
吴基文，1961年生，安徽舒城人，博士，教授，博士生导师，安徽省学术和技术带头人，安徽理工大学地质工程学科(安徽省重点学科)带头人。现任中国煤炭学会矿井地质专业委员会委员、秘书长，安徽省地质学会、安徽省岩石力学与工程学会、安徽省煤炭学会理事，靠前工程地质和环境协会(IAEG)会员。主要从事工程地质与煤矿地质灾害防治等方面的教学与科研工作。主持完成国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、煤炭部很好青年基金等纵向课题20余项，企事业合作项目60余项，获省部级科技进步奖二等奖4项、三等奖5项，发表学术论文70余篇，出版专著6部，指导硕士、博士研究生40余名。
