頂板垮落動(dòng)載誘發(fā)深部采場(chǎng)底板突水機(jī)理研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-02 12:33
隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采深度的增加,采場(chǎng)受到底板突水的威脅愈發(fā)嚴(yán)重,動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生的頻率和強(qiáng)度都會(huì)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(dòng)力災(zāi)害發(fā)生時(shí)往往會(huì)伴隨著強(qiáng)烈的動(dòng)載擾動(dòng)作用,其波及范圍可達(dá)幾百米,會(huì)直接影響到底板承壓含水層,特別是深部開(kāi)采巖體處于極限平衡狀態(tài)時(shí),動(dòng)載擾動(dòng)會(huì)進(jìn)一步加劇其能量聚集與釋放在時(shí)間和空間上的不均勻性,較強(qiáng)動(dòng)載作用極有可能導(dǎo)致隔水巖層的破壞,從而誘發(fā)深部采場(chǎng)底板突水災(zāi)害事故。然而,目前的底板突水機(jī)理研究主要關(guān)注采動(dòng)應(yīng)力變化和高承壓水耦合作用下的突水問(wèn)題,對(duì)動(dòng)載等影響因素的考慮較少。面對(duì)深部的復(fù)雜力學(xué)環(huán)境,單純的考慮靜載作用還遠(yuǎn)不能闡明底板突水的全部機(jī)理,也不利于深部突水防治工作,動(dòng)載等因素對(duì)深部采場(chǎng)底板突水的影響不可忽視。研究動(dòng)載作用對(duì)底板突水的影響不僅是對(duì)深部開(kāi)采條件下底板突水致災(zāi)機(jī)理的重要補(bǔ)充,還為探求深部底板突水預(yù)測(cè)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(shí)產(chǎn)生的沖擊載荷對(duì)深部采場(chǎng)底板突水的影響作為主要研究?jī)?nèi)容,綜合運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和工程實(shí)例等方法,研究了底板隔水層和承壓含水層的動(dòng)力響應(yīng)特征;利用斷裂...
【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：150 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
圖3.3兩種模型得到的采場(chǎng)底板垂直應(yīng)力場(chǎng)
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）博士學(xué)位論文圖 3.5 為兩種底板模型計(jì)算得到的底板水平應(yīng)力場(chǎng)。由圖 3.5 可以看出：與垂直應(yīng)力類(lèi)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(duì)于層狀底板模型，由于不同層底板巖體的彈性模量差異，導(dǎo)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(chǎng)底板剪切應(yīng)力場(chǎng)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(jì)算得到的底板剪切應(yīng)力場(chǎng)也存在差異，對(duì)于本例在底板 25m 以內(nèi)的淺部，層狀模型計(jì)算得到底板剪切應(yīng)力絕對(duì)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(jì)算得到的剪切應(yīng)力影響深度更大，理論計(jì)算得到的采場(chǎng)底板剪切破壞深度比傳統(tǒng)均質(zhì)模型計(jì)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(xiàn)】：
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(xiǎn)區(qū)域分析[J]. 孫建,王連國(guó),魯海峰. 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]軟硬互層巖體采場(chǎng)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(xué). 2017(S1)
[4]循環(huán)荷載下完整底板導(dǎo)水通道演化過(guò)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(xué). 2017(S1)
[5]含水層富水性與其危險(xiǎn)性關(guān)系的力學(xué)分析[J]. 桂輝,許進(jìn)鵬,隋旺華. 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[6]陷落柱填隙物全應(yīng)力-應(yīng)變過(guò)程的滲流特性研究[J]. 張勃陽(yáng),白海波,張凱. 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2016(04)
[7]采動(dòng)底板導(dǎo)水破壞深度滯后煤壁二次加深規(guī)律探測(cè)[J]. 李海龍,白海波,馬丹,許靜,錢(qián)宏偉,田成東. 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 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(guò)程數(shù)值模擬[J]. 陸銀龍,王連國(guó). 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2015(06)
[9]深部開(kāi)采隱伏構(gòu)造擴(kuò)展活化及突水試驗(yàn)研究[J]. 張士川,郭惟嘉,孫文斌,李揚(yáng)楊,王海龍. 巖土力學(xué). 2015(11)
[10]不同應(yīng)變率下砂巖的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究[J]. 張巖,李慶文,李淼,崔明. 中國(guó)礦業(yè). 2015(S2)
博士論文
[1]采動(dòng)動(dòng)載作用下底板巖層損傷破裂機(jī)理及突水防治技術(shù)研究[D]. 李海龍.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2016
[2]采場(chǎng)底板隱伏斷層活化及突水機(jī)理研究[D]. 胡新宇.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2015
[3]斷層型沖擊礦壓的動(dòng)靜載疊加誘發(fā)原理及其監(jiān)測(cè)預(yù)警研究[D]. 蔡武.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2015
本文編號(hào)：2895316
【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：150 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
圖3.3兩種模型得到的采場(chǎng)底板垂直應(yīng)力場(chǎng)
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）博士學(xué)位論文圖 3.5 為兩種底板模型計(jì)算得到的底板水平應(yīng)力場(chǎng)。由圖 3.5 可以看出：與垂直應(yīng)力類(lèi)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(duì)于層狀底板模型，由于不同層底板巖體的彈性模量差異，導(dǎo)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(chǎng)底板剪切應(yīng)力場(chǎng)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(jì)算得到的底板剪切應(yīng)力場(chǎng)也存在差異，對(duì)于本例在底板 25m 以內(nèi)的淺部，層狀模型計(jì)算得到底板剪切應(yīng)力絕對(duì)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(jì)算得到的剪切應(yīng)力影響深度更大，理論計(jì)算得到的采場(chǎng)底板剪切破壞深度比傳統(tǒng)均質(zhì)模型計(jì)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(xiàn)】：
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(xiǎn)區(qū)域分析[J]. 孫建,王連國(guó),魯海峰. 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]軟硬互層巖體采場(chǎng)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(xué). 2017(S1)
[4]循環(huán)荷載下完整底板導(dǎo)水通道演化過(guò)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(xué). 2017(S1)
[5]含水層富水性與其危險(xiǎn)性關(guān)系的力學(xué)分析[J]. 桂輝,許進(jìn)鵬,隋旺華. 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[6]陷落柱填隙物全應(yīng)力-應(yīng)變過(guò)程的滲流特性研究[J]. 張勃陽(yáng),白海波,張凱. 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2016(04)
[7]采動(dòng)底板導(dǎo)水破壞深度滯后煤壁二次加深規(guī)律探測(cè)[J]. 李海龍,白海波,馬丹,許靜,錢(qián)宏偉,田成東. 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 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(guò)程數(shù)值模擬[J]. 陸銀龍,王連國(guó). 采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2015(06)
[9]深部開(kāi)采隱伏構(gòu)造擴(kuò)展活化及突水試驗(yàn)研究[J]. 張士川,郭惟嘉,孫文斌,李揚(yáng)楊,王海龍. 巖土力學(xué). 2015(11)
[10]不同應(yīng)變率下砂巖的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究[J]. 張巖,李慶文,李淼,崔明. 中國(guó)礦業(yè). 2015(S2)
博士論文
[1]采動(dòng)動(dòng)載作用下底板巖層損傷破裂機(jī)理及突水防治技術(shù)研究[D]. 李海龍.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2016
[2]采場(chǎng)底板隱伏斷層活化及突水機(jī)理研究[D]. 胡新宇.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2015
[3]斷層型沖擊礦壓的動(dòng)靜載疊加誘發(fā)原理及其監(jiān)測(cè)預(yù)警研究[D]. 蔡武.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2015
本文編號(hào)：2895316
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