厚松散含水層下薄基巖采場水-巖耦合致災機理研究.pdf

1、華東礦區(qū)普遍存在新生界巨厚松散含水覆蓋層，且煤層上方基巖厚度薄、風化嚴重，在臨近厚松散含水層采煤過程中，工作面來壓期間頂板壓力異常釋放，發(fā)生多起致災事故。本文以淮南潘謝礦區(qū)顧北礦1202(3)工作面為研究對象，基于礦區(qū)及工作面具體水文地質資料，結合理論分析、相似模擬、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實踐等研究方法，對厚松散含水層下薄基巖采場水-巖耦合致災機理進行研究:
　　(1)建立了厚松散含水層下薄基巖采場結構力學模型，得到了采場初次來壓時液壓支

2、架需負擔的覆巖總重量。采用相似模擬試驗，對比分析了有、無承壓含水層作用下采場覆巖移動、變形特征及采場支承壓力演化規(guī)律。薄基巖采場在無承壓水含水層作用下時，松散層自重及所施加載荷不是全部向下傳遞，覆巖前垮落角始終小于后垮落角。與之相比，承壓含水層對于采場覆巖大范圍運移起到推動作用，開采初期覆巖前垮落角小于后垮落角，隨著開采范圍擴大，覆巖前垮落角突然增大，采場覆巖表現(xiàn)為整體破斷，破斷形狀沿煤壁呈切落狀;覆巖載荷壓實作用明顯。
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3、)建立了流-固耦合和無耦合兩種數(shù)值模型，在無耦合條件下，采場上方松散層內(nèi)部最大主應力隨煤層開挖而顯著降低，前方最大主應力值增長緩慢。在流-固耦合條件下，采場受到承壓水滲流場與采動應力場雙重作用，煤巖體內(nèi)部應力集中程度整體提高，采場前方最大主應力值近似呈線性增長。
　　(3)厚松散含水層下薄基巖采場開采工程實踐表明，初采期間兩巷變形量及支架工作阻力隨推進距離增加快速增長，頂板壓力異常釋放，導致液壓支架受到瞬時沖擊載荷作用，其無法支撐