薄基岩近距离煤层开采“水-岩”致灾演变模型及规律研究

发布时间：2021-01-16 04:54

　　为研究薄基岩近距离煤层开采的"水-岩"致灾演变规律,建立了薄基岩覆岩裂隙扩展渐变破坏模型并分析了岩石的3种破坏模式,从平面及空间角度揭示采动覆岩岩体裂隙扩展过程中的渐变失稳破坏发育特征;构建覆岩岩体破坏致灾演变力学模型,从力学角度上解释覆岩破断致含水层突水致灾过程。结合工程实例,采用UDEC及FEFLOW数值模拟软件分别建立数值模型,模拟分析近距离煤层回采覆岩失稳破坏特征及地下水体运移渗流特征,揭示采动条件下地下水体运移致灾演变规律。研究结果表明:开采活动破坏了地下水体原有的渗流规律,近距离煤层的重复采动极大地增加了覆岩岩体内裂隙密度及宽度,裂隙带内的渗透性增加,覆岩裂隙是水的渗流、运移的主要通道,导水通道的拓宽从而导致突水致灾危险性增加。 

【文章来源】：采矿与安全工程学报. 2020,37(03)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

岩石破坏模式

根据覆岩岩体裂隙扩展渐变失稳特征，单一煤层或多层煤采动过程中含水层运移直至突水共发生2个阶段：第1阶段，煤层初采时覆岩岩体裂隙扩展连通性增强，形成连通裂隙(即微裂缝)，含水层水沿导水裂缝下移缓慢进入采空区，定义为初步出水阶段；第2阶段，微裂缝逐步发育成大裂缝直至岩体结构破坏，彻底垮落失稳，此时含水层水大面积溃入采空区，定义为突水灾变阶段。据水体在裂缝性非均质多孔介质中流动特征，按照顶板覆岩岩体的破碎程度和裂隙连通性，将2个阶段的顶板岩体分别定义为连通裂隙岩体(Ⅰ型)和贯通破碎岩体(Ⅱ型)2种类型，如图3所示。为了从理论的角度解释覆岩岩层破断致含水层突水致灾过程，将发生断裂前的含水层底部隔水层简化为受均布荷载的两端固支梁，破裂后的隔水层简化为两端简支梁进行分析。隔水层岩体断裂前的两端固支梁受力情况如图4所示。

为了从理论的角度解释覆岩岩层破断致含水层突水致灾过程，将发生断裂前的含水层底部隔水层简化为受均布荷载的两端固支梁，破裂后的隔水层简化为两端简支梁进行分析。隔水层岩体断裂前的两端固支梁受力情况如图4所示。根据材料力学[19]，可得两端固支梁的弯矩式：


本文编号：2980190