基于隔水土层失稳模型的顶板突水致灾预测研究
发布时间:2018-05-12 03:31
本文选题:浅埋煤层 + 隔水层 ; 参考:《煤炭学报》2017年10期
【摘要】:为了分析隔水土层在应力场与渗流场共同作用下的失稳规律,采用有效应力原理及椭圆弧拟合下沉曲线对隔水土层稳定性进行了理论分析,求得判别公式;基于平面固液耦合试验平台,采用高精度水量监测和红外成像监测技术,进行浅埋煤层顶板突水致灾演化试验,对理论判别结果进行验证,同时揭示了开采扰动及渗流作用下隔水土层的两种破坏失稳规律。研究表明:在薄基岩情况下,隔水土层失稳与开采参数存在密切联系,导致顶板突水事故发生在两个开采时期,即工作面开切眼时期和工作面经过数次周期来压时期。前者土采比(Tc)较小,隔水土层发生"铆钉式剪切破坏";后者土采比(Tc)较大,隔水土层发生"椭圆弧拉伸破坏"。两种破坏形式的揭示可为进一步研究浅埋煤层顶板突水预测提供参考。
[Abstract]:In order to analyze the instability law of the impermeable soil under the joint action of stress field and seepage field, the stability of the impermeable soil is theoretically analyzed by using the effective stress principle and elliptical arc fitting sinking curve, and the discriminant formula is obtained. Based on the plane solid-liquid coupling test platform, using high-precision water monitoring and infrared imaging monitoring technology, the water inrush evolution test of shallow coal seam roof is carried out, and the theoretical discrimination results are verified. At the same time, it reveals two kinds of failure and instability law of soil layer under the action of mining disturbance and seepage. The study shows that in the case of thin bedrock, the instability of the soil layer is closely related to the mining parameters, which leads to the roof water inrush accident occurring in two mining periods, namely, the mining face opening and cutting period and the working face coming into pressure period after several cycles. In the former, the ratio of soil to mining is small, and the riveted shear failure occurs in the soil layer, while in the latter, the ratio of soil to mining is larger, and the soil layer of the soil is subjected to "elliptical arc tensile failure". The revelation of two kinds of failure forms can provide a reference for further research on the prediction of roof water inrush in shallow coal seam.
【作者单位】: 西安科技大学能源学院;西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51474173,51774229)
【分类号】:TD745
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,本文编号:1876944
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