頂板垮落動載誘發(fā)深部采場底板突水機理研究
發(fā)布時間：2020-12-02 12:33
隨著我國煤礦開采深度的增加,采場受到底板突水的威脅愈發(fā)嚴重,動力災(zāi)害發(fā)生的頻率和強度都會顯著增加,多災(zāi)害耦合并發(fā)現(xiàn)象更為突出。以頂板垮落、沖擊地壓和礦震等為代表的動力災(zāi)害發(fā)生時往往會伴隨著強烈的動載擾動作用,其波及范圍可達幾百米,會直接影響到底板承壓含水層,特別是深部開采巖體處于極限平衡狀態(tài)時,動載擾動會進一步加劇其能量聚集與釋放在時間和空間上的不均勻性,較強動載作用極有可能導致隔水巖層的破壞,從而誘發(fā)深部采場底板突水災(zāi)害事故。然而,目前的底板突水機理研究主要關(guān)注采動應(yīng)力變化和高承壓水耦合作用下的突水問題,對動載等影響因素的考慮較少。面對深部的復雜力學環(huán)境,單純的考慮靜載作用還遠不能闡明底板突水的全部機理,也不利于深部突水防治工作,動載等因素對深部采場底板突水的影響不可忽視。研究動載作用對底板突水的影響不僅是對深部開采條件下底板突水致災(zāi)機理的重要補充,還為探求深部底板突水預(yù)測與防治工作提供了新思路�；谏鲜鲅芯勘尘�,本文以頂板巖體垮落時產(chǎn)生的沖擊載荷對深部采場底板突水的影響作為主要研究內(nèi)容,綜合運用理論分析、數(shù)值模擬和工程實例等方法,研究了底板隔水層和承壓含水層的動力響應(yīng)特征;利用斷裂...
【文章來源】：中國礦業(yè)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：150 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖3.3兩種模型得到的采場底板垂直應(yīng)力場
中國礦業(yè)大學（北京）博士學位論文圖 3.5 為兩種底板模型計算得到的底板水平應(yīng)力場。由圖 3.5 可以看出：與垂直應(yīng)力類型，水平應(yīng)力也在采空區(qū)底板內(nèi)形成卸載區(qū)，在工作面兩端出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中，且應(yīng)力集中程度都隨著底板深度的增大而降低；兩種模型得到的底板水平應(yīng)力差異較大，對于層狀底板模型，由于不同層底板巖體的彈性模量差異，導致底板水平應(yīng)力的分布呈現(xiàn)出分層特征[157]。
圖 3.7 兩種模型得到的采場底板剪切應(yīng)力場Fig.3.7 Contours of shear stresses field in mining floor of different models圖 3.8 為兩種模型得到的工作面前方煤壁（x=35）下方底板的剪切應(yīng)力隨深度的變化。結(jié)合圖 3.7 和 3.8 可以看出：兩種模型計算得到的底板剪切應(yīng)力場也存在差異，對于本例在底板 25m 以內(nèi)的淺部，層狀模型計算得到底板剪切應(yīng)力絕對值要小于均勻模型；而在大于 25m 的底板深部，則相反，層狀模型得到的剪切應(yīng)力更大。從而表明層狀模型計算得到的剪切應(yīng)力影響深度更大，理論計算得到的采場底板剪切破壞深度比傳統(tǒng)均質(zhì)模型計算結(jié)果也要大。4030201000.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 -3.0度深zm()剪切應(yīng)力 (MPa)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Relationship between water inrush from coal seam floors and main roof weighting[J]. Sun Jian,Hu Yang,Zhao Guangming. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(05)
[2]基于隔水關(guān)鍵層理論的傾斜煤層底板突水危險區(qū)域分析[J]. 孫建,王連國,魯海峰. 采礦與安全工程學報. 2017(04)
[3]軟硬互層巖體采場底板的應(yīng)力分布及破壞特征研究[J]. 黃琪嵩,程久龍. 巖土力學. 2017(S1)
[4]循環(huán)荷載下完整底板導水通道演化過程研究[J]. 李浩,白海波,武建軍,趙慧明,孟慶彬,馬凱,黃衛(wèi)星,鄭磊. 巖土力學. 2017(S1)
[5]含水層富水性與其危險性關(guān)系的力學分析[J]. 桂輝,許進鵬,隋旺華. 采礦與安全工程學報. 2017(01)
[6]陷落柱填隙物全應(yīng)力-應(yīng)變過程的滲流特性研究[J]. 張勃陽,白海波,張凱. 采礦與安全工程學報. 2016(04)
[7]采動底板導水破壞深度滯后煤壁二次加深規(guī)律探測[J]. 李海龍,白海波,馬丹,許靜,錢宏偉,田成東. 采礦與安全工程學報. 2016(02)
[8]基于微裂紋演化的煤層底板損傷破裂與滲流演化過程數(shù)值模擬[J]. 陸銀龍,王連國. 采礦與安全工程學報. 2015(06)
[9]深部開采隱伏構(gòu)造擴展活化及突水試驗研究[J]. 張士川,郭惟嘉,孫文斌,李揚楊,王海龍. 巖土力學. 2015(11)
[10]不同應(yīng)變率下砂巖的動態(tài)力學特性研究[J]. 張巖,李慶文,李淼,崔明. 中國礦業(yè). 2015(S2)
博士論文
[1]采動動載作用下底板巖層損傷破裂機理及突水防治技術(shù)研究[D]. 李海龍.中國礦業(yè)大學 2016
[2]采場底板隱伏斷層活化及突水機理研究[D]. 胡新宇.中國礦業(yè)大學 2015
[3]斷層型沖擊礦壓的動靜載疊加誘發(fā)原理及其監(jiān)測預(yù)警研究[D]. 蔡武.中國礦業(yè)大學 2015
本文編號：2895316
【文章來源】：中國礦業(yè)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：150 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖3.3兩種模型得到的采場底板垂直應(yīng)力場
中國礦業(yè)大學（北京）博士學位論文圖 3.5 為兩種底板模型計算得到的底板水平應(yīng)力場。由圖 3.5 可以看出：與垂直應(yīng)力類型，水平應(yīng)力也在采空區(qū)底板內(nèi)形成卸載區(qū)，在工作面兩端出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中，且應(yīng)力集中程度都隨著底板深度的增大而降低；兩種模型得到的底板水平應(yīng)力差異較大，對于層狀底板模型，由于不同層底板巖體的彈性模量差異，導致底板水平應(yīng)力的分布呈現(xiàn)出分層特征[157]。
圖 3.7 兩種模型得到的采場底板剪切應(yīng)力場Fig.3.7 Contours of shear stresses field in mining floor of different models圖 3.8 為兩種模型得到的工作面前方煤壁（x=35）下方底板的剪切應(yīng)力隨深度的變化。結(jié)合圖 3.7 和 3.8 可以看出：兩種模型計算得到的底板剪切應(yīng)力場也存在差異，對于本例在底板 25m 以內(nèi)的淺部，層狀模型計算得到底板剪切應(yīng)力絕對值要小于均勻模型；而在大于 25m 的底板深部，則相反，層狀模型得到的剪切應(yīng)力更大。從而表明層狀模型計算得到的剪切應(yīng)力影響深度更大，理論計算得到的采場底板剪切破壞深度比傳統(tǒng)均質(zhì)模型計算結(jié)果也要大。4030201000.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 -3.0度深zm()剪切應(yīng)力 (MPa)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Relationship between water inrush from coal seam floors and main roof weighting[J]. Sun Jian,Hu Yang,Zhao Guangming. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(05)
[2]基于隔水關(guān)鍵層理論的傾斜煤層底板突水危險區(qū)域分析[J]. 孫建,王連國,魯海峰. 采礦與安全工程學報. 2017(04)
[3]軟硬互層巖體采場底板的應(yīng)力分布及破壞特征研究[J]. 黃琪嵩,程久龍. 巖土力學. 2017(S1)
[4]循環(huán)荷載下完整底板導水通道演化過程研究[J]. 李浩,白海波,武建軍,趙慧明,孟慶彬,馬凱,黃衛(wèi)星,鄭磊. 巖土力學. 2017(S1)
[5]含水層富水性與其危險性關(guān)系的力學分析[J]. 桂輝,許進鵬,隋旺華. 采礦與安全工程學報. 2017(01)
[6]陷落柱填隙物全應(yīng)力-應(yīng)變過程的滲流特性研究[J]. 張勃陽,白海波,張凱. 采礦與安全工程學報. 2016(04)
[7]采動底板導水破壞深度滯后煤壁二次加深規(guī)律探測[J]. 李海龍,白海波,馬丹,許靜,錢宏偉,田成東. 采礦與安全工程學報. 2016(02)
[8]基于微裂紋演化的煤層底板損傷破裂與滲流演化過程數(shù)值模擬[J]. 陸銀龍,王連國. 采礦與安全工程學報. 2015(06)
[9]深部開采隱伏構(gòu)造擴展活化及突水試驗研究[J]. 張士川,郭惟嘉,孫文斌,李揚楊,王海龍. 巖土力學. 2015(11)
[10]不同應(yīng)變率下砂巖的動態(tài)力學特性研究[J]. 張巖,李慶文,李淼,崔明. 中國礦業(yè). 2015(S2)
博士論文
[1]采動動載作用下底板巖層損傷破裂機理及突水防治技術(shù)研究[D]. 李海龍.中國礦業(yè)大學 2016
[2]采場底板隱伏斷層活化及突水機理研究[D]. 胡新宇.中國礦業(yè)大學 2015
[3]斷層型沖擊礦壓的動靜載疊加誘發(fā)原理及其監(jiān)測預(yù)警研究[D]. 蔡武.中國礦業(yè)大學 2015
本文編號：2895316
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