承压水作用下底板突水机理及防治技术研究

发布时间：2017-03-22 20:01

  本文关键词：承压水作用下底板突水机理及防治技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：底板突水是威胁我国煤矿安全生产的主要灾害之一,随着我国进入下组煤的开采,煤矿受承压水的威胁越来越严重。煤层开采后,在采动应力与水压力共同作用下会引起底板岩体破坏失稳,引发底板突水,尤其是对含裂隙底板。本文综合运用力学理论分析、数值模拟和现场实践等方法,对承压水作用下,完整底板及含裂隙底板突水机理进行了系统研究,同时将研究成果应用于龙固煤矿底板突水危险性评价,提出了底板突水防治措施。本文主要取得了以下成果:(1)运用弹塑性力学理论,建立了半平面体边界上受分布力作用的力学模型,分析了煤层开采后底板岩体附加应力的分布特征,得出了底板岩体的破坏形态,发现在煤壁处的底板破坏最严重,且主要发生剪切破坏,进而推导出了底板最大破坏深度表达式。(2)水压力作用下,对于完整底板,建立了四边固支的矩形薄板模型,求解出底板能承受的极限水压力值,得出了完整底板的突水判据;对于含裂隙底板,应用水压力致裂原理分析了裂隙扩展、贯通及导水通道的形成过程,揭示了承压水作用下含裂隙底板突水的力学机理。(3)应用分析软件FLAC3D模拟得出了完整底板岩体的应力分布、变形及破坏特征,并分析了承压水导升和渗流规律;对于含裂隙底板,通过改进FLAC3D程序实现了水压力对裂隙的宏观作用,模拟分析了裂隙扩展及导水通道的形成过程,在裂隙中承压水的导升高度和渗流速度均较大,同时分析了承压水压力和裂隙倾角对底板突水的影响。(4)将研究成果成功应用于龙固煤矿底板突水危险性评价,提出了注浆底板岩层的防治水技术,注浆有效地充填密实了裂隙,增厚了底板隔水层,实现了煤层安全开采。
【关键词】：承压水 采动破坏特征 裂隙 数值模拟 底板突水防治
【学位授予单位】：中国矿业大学
【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
• Abstract6-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-26
• 1.1 研究背景及意义18-19
• 1.2 国内外研究现状19-24
• 1.3 研究内容及方法24-25
• 1.4 研究技术路线25-26
• 2 底板岩体采动特征力学分析26-40
• 2.1 底板岩体原始应力状态26
• 2.2 底板岩体采动应力分布特征26-34
• 2.3 底板岩体采动破坏特征34-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 底板突水机理力学分析40-56
• 3.1 底板突水类型划分40-41
• 3.2 完整底板突水机理力学分析41-45
• 3.3 含裂隙底板突水机理力学分析45-54
• 3.4 本章小结54-56
• 4 底板突水数值模拟分析56-84
• 4.1 数值计算软件及基本原则56-58
• 4.2 承压水作用完整底板采动特征模拟分析58-68
• 4.3 含裂隙底板突水模拟分析68-82
• 4.4 本章小结82-84
• 5 龙固煤矿底板承压水防治实践84-96
• 5.1 龙固煤矿深部开采地质概况84-85
• 5.2 首采面底板突水危险性评价85-89
• 5.3 底板突水防治基本方法89-90
• 5.4 底板注浆改造及应用效果分析90-95
• 5.5 本章小结95-96
• 6 结论与展望96-98
• 6.1 主要结论96-97
• 6.2 研究展望97-98
• 参考文献98-103
• 作者简历103-106
• 学位论文数据集106

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李加祥;煤层底板“下三带”理论在底板突水研究中的应用[J];河北煤炭;1990年04期

2 尹尚先,武强;煤层底板陷落柱突水模拟及机理分析[J];岩石力学与工程学报;2004年15期

  本文关键词：承压水作用下底板突水机理及防治技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：262076