厚松散含水層下薄基巖采場(chǎng)水-巖耦合致災(zāi)機(jī)理研究.pdf

1、華東礦區(qū)普遍存在新生界巨厚松散含水覆蓋層，且煤層上方基巖厚度薄、風(fēng)化嚴(yán)重，在臨近厚松散含水層采煤過(guò)程中，工作面來(lái)壓期間頂板壓力異常釋放，發(fā)生多起致災(zāi)事故。本文以淮南潘謝礦區(qū)顧北礦1202(3)工作面為研究對(duì)象，基于礦區(qū)及工作面具體水文地質(zhì)資料，結(jié)合理論分析、相似模擬、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐等研究方法，對(duì)厚松散含水層下薄基巖采場(chǎng)水-巖耦合致災(zāi)機(jī)理進(jìn)行研究:
　　(1)建立了厚松散含水層下薄基巖采場(chǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，得到了采場(chǎng)初次來(lái)壓時(shí)液壓支

2、架需負(fù)擔(dān)的覆巖總重量。采用相似模擬試驗(yàn)，對(duì)比分析了有、無(wú)承壓含水層作用下采場(chǎng)覆巖移動(dòng)、變形特征及采場(chǎng)支承壓力演化規(guī)律。薄基巖采場(chǎng)在無(wú)承壓水含水層作用下時(shí)，松散層自重及所施加載荷不是全部向下傳遞，覆巖前垮落角始終小于后垮落角。與之相比，承壓含水層對(duì)于采場(chǎng)覆巖大范圍運(yùn)移起到推動(dòng)作用，開采初期覆巖前垮落角小于后垮落角，隨著開采范圍擴(kuò)大，覆巖前垮落角突然增大，采場(chǎng)覆巖表現(xiàn)為整體破斷，破斷形狀沿煤壁呈切落狀;覆巖載荷壓實(shí)作用明顯。
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3、)建立了流-固耦合和無(wú)耦合兩種數(shù)值模型，在無(wú)耦合條件下，采場(chǎng)上方松散層內(nèi)部最大主應(yīng)力隨煤層開挖而顯著降低，前方最大主應(yīng)力值增長(zhǎng)緩慢。在流-固耦合條件下，采場(chǎng)受到承壓水滲流場(chǎng)與采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)雙重作用，煤巖體內(nèi)部應(yīng)力集中程度整體提高，采場(chǎng)前方最大主應(yīng)力值近似呈線性增長(zhǎng)。
　　(3)厚松散含水層下薄基巖采場(chǎng)開采工程實(shí)踐表明，初采期間兩巷變形量及支架工作阻力隨推進(jìn)距離增加快速增長(zhǎng)，頂板壓力異常釋放，導(dǎo)致液壓支架受到瞬時(shí)沖擊載荷作用，其無(wú)法支撐