帶壓開(kāi)采底板構(gòu)造裂隙帶活化導(dǎo)滲機(jī)制.pdf

1、隨著煤礦延深開(kāi)采,底板突水已成為威脅煤礦安全生產(chǎn)的最主要災(zāi)害之一,構(gòu)造裂隙帶突水是其主要表現(xiàn)形式,研究采掘過(guò)程中底板構(gòu)造裂隙帶活化滲流機(jī)制,對(duì)于礦井水害的預(yù)測(cè)和防治具有重要意義。為此,論文綜合運(yùn)用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、理論分析及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法,針對(duì)帶壓開(kāi)采過(guò)程中的構(gòu)造裂隙帶活化突水通道形成機(jī)制及滲流突變規(guī)律進(jìn)行了深入研究,取得如下成果:
　　對(duì)巖石裂隙滲流的細(xì)觀特征進(jìn)行試驗(yàn),分析巖石破壞過(guò)程中不同階段滲透性變化及其與巖石內(nèi)部微裂紋的演化關(guān)系,

2、探討巖石滲透性隨變形的變化特點(diǎn)以及滲透系數(shù)—應(yīng)力之間的關(guān)聯(lián)性,得出塑性軟巖和脆性堅(jiān)硬巖石在全應(yīng)力—應(yīng)變過(guò)程中的變形規(guī)律及滲透性差異;根據(jù)脆性巖石的破壞機(jī)制與滲透系數(shù)的演化類比關(guān)系,結(jié)合巖石統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度和重整化群理論,在巖石試樣承載能力概率函數(shù)基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了預(yù)測(cè)巖石臨界破壞點(diǎn)處應(yīng)變的表達(dá)式。
　　根據(jù)底板不同突水模式的力學(xué)共性特征,將底板突水劃分為突水蓄勢(shì)和突水失穩(wěn)兩個(gè)過(guò)程,并闡述各突水過(guò)程的基本力學(xué)特征,結(jié)合已有突水實(shí)例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,分

3、析突水的發(fā)生條件、災(zāi)變特征及影響因素;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位壓滲實(shí)測(cè),獲取煤系完整巖層及裂隙帶巖體的平均阻滲強(qiáng)度,研究底板巖體的阻滲特征,提出采用底板有效隔水層(單位厚度阻滲強(qiáng)度)評(píng)價(jià)斷層帶阻滲條件的方法。
　　通過(guò)室內(nèi)物理模擬試驗(yàn),基于采用“孔隙流—裂隙流—管道流”的滲流組合類型來(lái)表示斷層帶滲流過(guò)程的思想,指出斷層帶中充填物顆粒的流失是斷層突水量和滲流類型發(fā)生改變的基礎(chǔ);結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)壓滲試驗(yàn)結(jié)果獲得了構(gòu)造裂隙帶滲透破壞是底板突水的前兆過(guò)程,構(gòu)

4、造裂隙帶活化突水實(shí)質(zhì)是底板巖體發(fā)生滲透破壞,也是底板水害防治的重要階段。
　　考慮斷層破碎帶中介質(zhì)的不同力學(xué)性質(zhì)及外界采掘擾動(dòng)的影響,用突變理論建立斷層活化失穩(wěn)的非線性模型,推導(dǎo)出斷層活化失穩(wěn)的充要力學(xué)判據(jù)及突水臨界壓力;從非線性的角度將誘發(fā)斷層活化突水的外界擾動(dòng)條件分為臨界微擾動(dòng)和超前強(qiáng)擾動(dòng),分析煤層底板斷層活化突水與外界采掘擾動(dòng)條件的關(guān)聯(lián)性,揭示外界擾動(dòng)條件下的斷層活化突水機(jī)理。
　　論文最后將試驗(yàn)及理論成果應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng),