基于滲流-應力耦合作用的裂隙型底板突水機理及危險性預測研究——以保德煤礦為例.pdf

1、本文針對保德煤礦13＃煤奧陶紀灰?guī)r（奧灰）承壓含水層上安全開采，分析了研究區(qū)所在天橋泉域巖溶水補、徑、排條件，總體水化學特征及強徑流帶特征；在此基礎上，結合研究區(qū)水位資料、鉆探資料及抽水試驗資料，以水化學分析和GMS數值模擬為手段，詳細研究了井田奧灰含水層富水特征、巖溶水徑流條件變化規(guī)律、水位動態(tài)及滲流場特征。建立了底板裂隙巖體斷裂破壞的壓剪模型，結合庫倫-摩爾破裂準則和有效應力原理，對底板裂隙巖體在滲流-應力耦合作用下的斷裂損傷機制進

2、行了探討，并經理論推導，獲得了單裂隙巖體斷裂強度計算公式及多裂隙巖體斷裂強度計算公式，為底板導水破壞帶深度及承壓水導升帶高度計算奠定了理論基礎。分析了底板突水的影響因素；在下三帶理論指導下，基于底板多裂隙巖體斷裂強度公式及Ⅰ型應力強度因子公式，推導出滲流-應力耦合作用下底板導水破壞帶深度及承壓水導升帶高度的計算公式；從底板隔水層厚度和巖性組合形式兩方面著手，結合研究區(qū)沉積特征，對底板隔水層阻水性能作了綜合評價；基于巖體極限平衡理論，綜合

3、考慮工作面斜長、隔水層厚度及巖性組合，推導出隔水層突水極限水壓值計算公式；闡述了裂隙型底板突水動態(tài)機理，認為裂隙型底板突水是滲流-應力耦合作用不斷強化的過程，礦山壓力向底板深部傳播，使底板巖體內應力狀態(tài)不斷變化，滲透壓力也隨之變化，促使底板隔水層上部和下部裂隙的擴展和貫通，最終整個隔水層貫通，造成突水。運用突水系數法和工作面斜長L=200m時底板突水極限水壓值分別對保德煤礦13#煤底板突水危險性進行了預測，劃分了突水危險性分區(qū)。