近松散層煤層開采突水潰砂試驗(yàn)研究.pdf

1、本文以西部高強(qiáng)度開采條件下小紀(jì)汗煤礦覆巖（土）的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件為背景，以顆粒流動理論、水砂運(yùn)移理論為指導(dǎo)，通過試驗(yàn)研究開采引起的松散砂潰砂流動運(yùn)移規(guī)律及機(jī)理。在分析總結(jié)陜北煤礦區(qū)潰砂特性、研究小紀(jì)汗礦區(qū)覆巖（土）的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，采用室內(nèi)模型試驗(yàn)探究突水潰砂過程中因素及機(jī)理。取得的主要研究成果如下：
　　（1）結(jié)合煤礦潰砂案例，概括了陜北礦區(qū)潰砂的基本特性，即：水量大、含砂比高、波及地表等。詳細(xì)研究了小紀(jì)

2、汗井田的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，從水砂物源、潰砂通道和水動力條件分析了影響潰砂的因素，得出：潰砂的砂源主要來自風(fēng)積砂和第四系薩拉烏蘇組的沖積砂；水源主要來自薩拉烏蘇組孔隙含水層；潰砂通道主要是基巖風(fēng)化帶薄的區(qū)域的天然潰砂通道和開采引起的覆巖破壞帶。
　?。?）對潰砂流動過程的分析表明，干砂具備較好的流動性，飽和水砂也具備較好流動性形成水砂混合流；而當(dāng)砂土中具有較小的含水量時，由于毛細(xì)作用，具有一定的假粘聚力，呈現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性

3、。當(dāng)含水量從0過渡到飽和時，存在一個含水量，在大于該含水量后，砂土的假粘聚力變?yōu)?，水砂混合物容易形成流動。本文將假粘聚力為0時的含水量定義為潰砂啟動含水量：即水砂混合物在自重應(yīng)力下由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)的含水量。模型試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了潰砂啟動含水量的存在。
　　（3）對砂土的直接剪切試驗(yàn)表明，內(nèi)摩擦角隨著含水量的增加先減小后增加，在10％的含水量時存在最小值；假粘聚力隨著含水量增加呈二次曲線先增加后減小。最大假粘聚力時，含水量隨著粒徑增大

4、呈指數(shù)遞減；同一含水量下的假粘聚力隨著粒徑有減小的趨勢。
　?。?）研究了潰砂的質(zhì)量流量變化特征。水砂混合物質(zhì)量流量先增大后降低后分階段周期性降低。砂厚/水頭高度的值越小，所形成的漏斗開口越大，越近似于錐形。淹沒于水面以下，漏斗表面砂顆粒是在重力和動水沖力共同作用沿著坡面進(jìn)行坡面流。當(dāng)裂隙開啟潰砂發(fā)生，裂隙周圍底板孔壓會瞬時響應(yīng)，都會呈現(xiàn)不同程度的孔壓降低和震蕩變化。土壓力增大比例約在15%-20%。底板上的土壓力存在明顯的土拱效