深部煤層開采底板突水機理基礎實驗研究.pdf

1、本文從分析深部煤炭資源賦存環(huán)境入手，針對深部開采所呈現(xiàn)的高巖溶水壓、高地應力及強采礦擾動和深部巖體力學新特性，以底板隔水層變形、破壞及構造活化形成導水通道為研究主線，綜合運用室內試驗、理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測等方法，開展了深部煤層開采底板突水機理的一系列相關基礎性實驗研究。
　　通過對葛亭煤礦下組煤底板典型巖性巖石進行物理力學性質的室內試驗和高、低圍壓下全應力應變滲透特性試驗，對深部底板巖體阻水特性進行了分析，初步得出了巖性和

2、圍壓對巖石滲透特性的影響規(guī)律。通過對巖石節(jié)理裂隙進行壓剪條件下的滲流耦合特性實驗室試驗，研究了在恒定法向荷載（CNL）和恒定法向剛度（CNS）邊界條件下，法向應力、節(jié)理表面粗糙度、滲透水壓對試件應力、位移和滲流特性的影響，獲得了剪切應力、法向位移、節(jié)理水力開度及透過率在剪切過程中隨剪切位移變化的趨勢和規(guī)律性；研究巖石節(jié)理裂隙在發(fā)生剪切變形時的剪脹特性，分析了節(jié)理剪切變形對滲流特性影響，獲得了節(jié)理裂隙發(fā)生剪切破壞的判據(jù)公式?；谀壳皩嶒炇?/p>

3、研究巖體裂隙應力滲流耦合特性試驗條件的限制，根據(jù)工程巖體受三維應力作用的實際情況，針對深部巖體所處環(huán)境的特殊性，初步設計開發(fā)了高水壓巖石應力—滲流耦合真三軸試驗系統(tǒng)。應用FLAC-3D數(shù)值分析軟件對深部開采工作面底板隨工作面推進的變形破壞演化規(guī)律和不同采深條件下的底板變形破壞特征進行了數(shù)值模擬研究，分析了斷層影響下深部采場高承壓水上底板流固耦合破壞特性，獲得了一些規(guī)律性的認識，并用現(xiàn)場測試結果進行了驗證，提出了模擬條件下斷層防水煤柱的合

4、理留設尺寸。分析了底板突水的多種影響因素和深部采場底板突水特點及形成原因，對深部采場底板突水類型進行了分類，以導水通道的形成為判據(jù)，提出了固有導水通道突水、正常巖層底板突水和斷續(xù)節(jié)理裂隙擴展突水三大類底板突水模式，并逐一研究了其突水機理。應用突變理論研究了底板突水的突變特征，得出了底板系統(tǒng)突變突水的必要條件和充分條件。提出了阻突和促突變量因子及特征主導參量和系數(shù)的概念，通過分別建立底板因剪切破壞失穩(wěn)和受水平力和垂直力作用而破壞失穩(wěn)突水的