煤层底板隐伏充水断层扩展的模拟实验研究

发布时间：2017-04-24 12:14

  本文关键词：煤层底板隐伏充水断层扩展的模拟实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：如何解决煤层底板突水问题，确保安全生产是我国华北型煤矿都要面对的困难。对底板煤层存在隐伏断层威胁的矿井来说尤其迫切。由于其隐蔽性，很难做到有效的观测和探查。所以对底板隐伏断层突水机理的研究仍然存在许多问题。本文主要围绕煤层底板含有隐伏充水断层的开采过程，通过相似材料模拟、FLAC3D数值模拟以及现场工程实践的手段，观测和分析在水压、采动压力的共同作用下煤层底板突水的一般规律。 综合分析国内外学者对煤层底板、断层突水进行研究的重要成果，简要分析了断层突水的力学机制。通过相似材料模拟和数值模拟实验观测底板隐伏断层不同组合形式、水压、初始发育高度、产状等条件下的煤层开采过程。总结底板破坏带和断层裂隙带扩展发育规律以及塑性破坏区动态演化过程，实验证明在承压水水压和采动应力共同作用下，底板薄弱带（断层）的扰动存在递进导升扩展的现象，即递进导升突水机理。实验发现底板不同条件下的隐伏断层裂隙沟通底板破坏带的规律存在差异。倾向与工作面推进方向相反、发育高度较大的断层，递进导升越厉害，更容易发生突水。阐述了煤层底板递进导升突水机理，分析其突水判别式中关键参数的获取方法。 结合轩岗刘家梁煤矿5124工作面的工程实例，，依据现场试验观测得出的参数，设计合理的FLAC3D数值模型。通过开挖计算研究了该突水机理在实际工程中的应用，进一步验证了相似材料和数值模拟试验的结果。
【关键词】：底板突水机理 隐伏断层 递进导升 相似模拟 数值模拟
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD745
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 图清单12-15
• 表清单15-16
• 1 绪论16-24
• 1.1 研究目的及意义16
• 1.2 底板突水机理研究现状16-19
• 1.3 底板突水的实验研究现状19-20
• 1.4 断层突水研究现状20-21
• 1.5 研究内容及技术路线21-24
• 2 断层突水机理研究24-32
• 2.1 断层突水的形式及规律24-25
• 2.2 断层突水的力学机制25-32
• 3 相似材料模拟实验研究32-44
• 3.1 相似材料模拟技术32-33
• 3.2 实验目的33
• 3.3 实验设备与方案33-35
• 3.4 实验过程与分析35-42
• 3.5 小结42-44
• 4 FLAC3D 数值模拟实验研究44-62
• 4.1 FLAC3D 数值模拟技术44-49
• 4.2 实验方案与条件49-51
• 4.3 实验过程与分析51-60
• 4.4 小结60-62
• 5 递进导升突水机理在刘家梁煤矿的应用62-82
• 5.1 煤层底板隐伏断层的递进导升突水机理62-64
• 5.2 5124 工作面水文地质64-67
• 5.3 5124 工作面底板水文地质探测67-73
• 5.4 煤层底板破坏深度测试73-77
• 5.5 数值模拟分析77-82
• 6 结论和展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-84
• 参考文献84-87
• 作者简历87-89
• 学位论文数据集89

【参考文献】

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本文编号：324191