采動承壓水共同作用下煤礦底板突水演化特征試驗研究.pdf

1、礦井突水水害一直是我國煤礦安全開采面臨的一大難題，隨著采深增加和開采強(qiáng)度的不斷增大，礦山開采所面臨的環(huán)境更加復(fù)雜，礦井水害問題也日趨嚴(yán)重。本文就深部開采所處的高地應(yīng)力和承壓水等所處的復(fù)雜環(huán)境，通過理論推導(dǎo)、軟件模擬、相似材料模擬試驗等方法對采動承壓水共同作用下煤礦底板突水演化特征進(jìn)行了基礎(chǔ)試驗研究。
　　本文參考前人的研究成果，推導(dǎo)裂紋初裂強(qiáng)度判據(jù)公式，揭示底板突水的動態(tài)機(jī)理；基于底板巖體裂隙的產(chǎn)生機(jī)理，通過理論推導(dǎo)，得出礦壓作用

2、下煤層底板破壞深度的計算公式，在此基礎(chǔ)上，建立在高承壓水作用下的底板破壞力學(xué)模型，分析得到應(yīng)力分量式的計算公式。
　　為了研究滲流場與應(yīng)力場共同作用下，受高水壓的破壞帶和煤層底板破壞帶能否溝通，以及高壓底板破壞和突水通道形成、演化過程中的特征規(guī)律，運(yùn)用COMSOL軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，探究底板突水的發(fā)生與隔水層性質(zhì)、水壓等因素的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)合對滲流速度場、應(yīng)力場、位移場、破壞深度、滲流壓力場及流速分布在不同水壓、隔水層性質(zhì)因素影響下的

3、分析對比，得出：承壓水水壓越大，滲流速度越大，底板位移變化量和破壞深度越大；隔水層厚度越大，底板承壓水滲流速度越大，位移變化量及底板破壞深度越大，更易發(fā)生突水。
　　綜合深部地質(zhì)構(gòu)造力學(xué)環(huán)境以及相似材料滲流性等因素影響，研制了以凡士林、石蠟做為膠結(jié)劑，碳酸鈣、河沙做為骨料，抗磨液壓油做為調(diào)節(jié)劑的新型流固耦合相似模擬材料；建立承壓水影響下的深部開采物理模型，探究采動煤層底板煤巖體應(yīng)力及滲流變化規(guī)律，分析得出：巖體滲透性在采動煤層的底