基于滲流-應(yīng)力耦合作用的裂隙型底板突水機(jī)理及危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)研究——以保德煤礦為例.pdf

1、本文針對(duì)保德煤礦13＃煤奧陶紀(jì)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(bǔ)、徑、排條件，總體水化學(xué)特征及強(qiáng)徑流帶特征；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)水位資料、鉆探資料及抽水試驗(yàn)資料，以水化學(xué)分析和GMS數(shù)值模擬為手段，詳細(xì)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(dòng)態(tài)及滲流場(chǎng)特征。建立了底板裂隙巖體斷裂破壞的壓剪模型，結(jié)合庫倫-摩爾破裂準(zhǔn)則和有效應(yīng)力原理，對(duì)底板裂隙巖體在滲流-應(yīng)力耦合作用下的斷裂損傷機(jī)制進(jìn)

2、行了探討，并經(jīng)理論推導(dǎo)，獲得了單裂隙巖體斷裂強(qiáng)度計(jì)算公式及多裂隙巖體斷裂強(qiáng)度計(jì)算公式，為底板導(dǎo)水破壞帶深度及承壓水導(dǎo)升帶高度計(jì)算奠定了理論基礎(chǔ)。分析了底板突水的影響因素；在下三帶理論指導(dǎo)下，基于底板多裂隙巖體斷裂強(qiáng)度公式及Ⅰ型應(yīng)力強(qiáng)度因子公式，推導(dǎo)出滲流-應(yīng)力耦合作用下底板導(dǎo)水破壞帶深度及承壓水導(dǎo)升帶高度的計(jì)算公式；從底板隔水層厚度和巖性組合形式兩方面著手，結(jié)合研究區(qū)沉積特征，對(duì)底板隔水層阻水性能作了綜合評(píng)價(jià)；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(dǎo)出隔水層突水極限水壓值計(jì)算公式；闡述了裂隙型底板突水動(dòng)態(tài)機(jī)理，認(rèn)為裂隙型底板突水是滲流-應(yīng)力耦合作用不斷強(qiáng)化的過程，礦山壓力向底板深部傳播，使底板巖體內(nèi)應(yīng)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(kuò)展和貫通，最終整個(gè)隔水層貫通，造成突水。運(yùn)用突水系數(shù)法和工作面斜長L=200m時(shí)底板突水極限水壓值分別對(duì)保德煤礦13#煤底板突水危險(xiǎn)性進(jìn)行了預(yù)測(cè)，劃分了突水危險(xiǎn)性分區(qū)。