承压水上开采底板突水损伤断裂力学机制研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:xpipi219
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在广泛阅读国内外参考文献的基础上,较为系统地分析总结承压水上开采底板突水规律。底板突水是承压水上开采时,采动矿山压力和承压水压共同作用导致煤层底板岩体损伤断裂破坏,其破坏过程实际上是微裂纹的萌生、扩展、贯通,直到产生宏观裂纹,导致底板岩体失稳破坏,形成导水通道,造成大量承压水体涌入工作现场,严重威胁煤矿的安全生产,造成严重地人员伤亡及经济损失。在研究过程中发现,由于底板岩体自身的复杂性,其内部分布微裂纹,甚至有宏观的缺陷如断层,溶洞等地质构造,底板岩体的强度、变形和破坏的性能都与裂纹的扩展有关,因此本文运用损伤断裂力学理论分析底板裂隙发育规律及破坏深度。结合现场地质资料利用UDEC软件,模拟工作面推进过程中,不同岩性组合煤层底板的破坏特征,分析煤层底板岩层应力、位移和裂隙扩展规律。取得如下创新成果:(1)基于弹性力学和矿山压力理论,结合损伤断裂力学,主要研究底板损伤岩体在采动矿压及承压水压共同影响下,其内部裂隙的扩展规律及煤层底板的破坏深度。(2)根据普氏围岩分级法,结合孙疃煤矿的地质资料,将开采煤层底板岩层组合划分为“软硬软硬”模式,运用UDEC软件模拟底板岩层“三带”的变异特征及分析应力、位移、裂隙的分布规律。(3)沿采场倾向方向,分析单一工作面开采时,煤层底板岩层的破坏特征;工作面接替开采时,在相邻工作面采动应力场的相互影响下,分析开采工作面底板岩层的破坏特征,包括底板岩体应力、位移及裂隙的发育情况进行分析。(4)在煤层埋深和承压水压确定的情况下,将开采煤层底板岩层的岩性组合分为:①软硬软硬;②硬软硬软;③软软硬硬;④硬硬软软;⑤软硬硬软;⑥硬软软硬;对比分析六种情况下煤层底板岩层的破坏特征及阻水能力。
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