采煤工作面底板突水?dāng)?shù)值模擬與探測(cè)研究.pdf

1、隨著煤礦開采深度及開采強(qiáng)度不斷加大，采煤工作面底板受承壓水威脅日益嚴(yán)重，突水類型變得更加復(fù)雜。因此，對(duì)煤礦底板的富水性探測(cè)以及底板突水預(yù)測(cè)的研究具有非常重要的意義。
　　論文采用理論分析、數(shù)值模擬和物探技術(shù)相結(jié)合的方法對(duì)底板富水性探測(cè)和采動(dòng)底板的應(yīng)力、破壞以及滲流特征進(jìn)行了深入的研究，并對(duì)底板突水進(jìn)行預(yù)測(cè)。
　　在對(duì)底板突水因素和采動(dòng)底板的應(yīng)力破壞特征分析的基礎(chǔ)上，揭示了底板突水機(jī)理。通過對(duì)滲流的基本概念、孔隙流體和煤巖體的

2、相互作用、流固耦合基本方程分析，認(rèn)識(shí)了流固耦合機(jī)理。根據(jù)“下三帶”理論，分析底板變形破壞與電阻率響應(yīng)特征，為地球物理探測(cè)研究提供理論基礎(chǔ)。通過對(duì)礦井瞬變電磁法基本原理的分析，揭示了礦井瞬變電磁法的瞬變電磁場(chǎng)的變化過程。根據(jù)“煙圈”理論，推導(dǎo)了煙圈的垂向深度和半徑公式，并分析了電磁場(chǎng)與巖層的電性分布情況的關(guān)系。通過傅里葉變換方法推導(dǎo)了均勻?qū)щ娙臻g中磁偶極源的二次場(chǎng)的計(jì)算公式，總結(jié)了礦井瞬變電磁響應(yīng)特征。根據(jù)井下巷道空間較小的特點(diǎn)，介紹了

3、礦井瞬變電磁法工作方法。
　　利用礦井瞬變電磁法對(duì)1106工作面底板的富水性探測(cè)，通過數(shù)據(jù)處理提供擬二維電阻率剖面圖和平面切片圖，根據(jù)成果圖對(duì)1106工作面的富水性強(qiáng)弱進(jìn)行了分區(qū)，并對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而圈定富水區(qū)的范圍，為數(shù)值模擬提供依據(jù)。根據(jù)富水性探測(cè)結(jié)果抽象出非均布水壓模型，考慮影響底板破壞的因素是多方面的，從水壓大小，富水區(qū)相對(duì)于工作面的位置，富水區(qū)的大小以及水壓作用方式利用FLAC-3D軟件對(duì)1106工作面底板

4、采動(dòng)過程中的應(yīng)力、破壞、滲流特征進(jìn)行流固耦合數(shù)值模擬。然后從不同水壓大小、不同富水區(qū)位置、不同富水區(qū)大小、不同水壓作用方式對(duì)煤層底板破壞進(jìn)行了單因素分析。通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算和塑性理論確定了底板破壞深度，并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而確定了底板最大破壞深度。利用surfer成圖軟件通過疊圖的方法，將底板富水性分區(qū)投放到工作面實(shí)際地質(zhì)資料中，并根據(jù)底板富水性分區(qū)以及地質(zhì)條件布置鉆孔，通過出水孔確定了富水區(qū)的水量和水壓大小。
　　根據(jù)富水