【摘 要】
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我国陕北榆神矿区蕴藏着大量的优质煤炭资源,该地区是我国重点开发和建设的煤炭工业基地,对国民经济建设影响重大,然而该区地处毛乌素沙漠与陕北黄土高原接壤地带,水资源匮乏
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我国陕北榆神矿区蕴藏着大量的优质煤炭资源,该地区是我国重点开发和建设的煤炭工业基地,对国民经济建设影响重大,然而该区地处毛乌素沙漠与陕北黄土高原接壤地带,水资源匮乏、生态环境脆弱,煤炭资源开发会引起水资源流失和生态环境恶化,因此,必须重视采动对煤层顶板覆岩的变形破坏问题,以及由此会造成含水层中地下水漏失和生态环境恶化等问题。榆神矿区煤层顶板覆岩岩土体一般可划分为三大岩类六大岩组,分别为松散砂层组、土层组、风化岩组、煤岩组、粉砂岩泥岩组、砂岩组;其中,作为该区域关键隔水层的N2红土对矿区地下水资源保护起着关键性作用。论文基于前人对该区域N2红土的研究成果,结合井田岩土力学样的测试结果,对N2红土工程地质特征进行分析,N2红土为粉质黏土,级配良好,天然可塑、硬塑至坚硬,具有较强膨胀性,属于低压缩性、饱和土,天然状态下透水性微弱,隔水性能良好。论文以柳巷煤矿30105工作面地质条件为原型,运用UDEC数值模拟软件,模拟分析了大采高综放开采下覆岩和关键隔水土层采动破坏特征,结果表明风化基岩和厚土层塑性变形能力强于完整基岩,对裂隙带发育起到了一定的抑制作用,裂隙带导穿基岩后基本发育至N2红土层底部;与导水裂隙带高度实测数据对比,数值模拟导高结果与实际较符合。通过分析N2红土层采动破坏影响因素,构建其采动破坏评价模型,对N2红土层采动破坏性进行了预测,采用综放开采“两带”高度经验公式预测导水裂隙带发育最大高度,对比井田煤水间距可知,正常采动时,导水裂隙带不会发育到含水层,故井田可以实现保水采煤的目标。论文研究成果对该矿区类似地质条件下煤炭安全开采和地表生态环境保护具有一定的借鉴意义。
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