首頁 > 期刊 > 自然科學與工程技術 > 工程科技II > 建筑科學與工程 > 巖石力學與工程學報 > 采場底板破壞特征及穩定性理論分析與試驗研究 【正文】
摘要:為了研究承壓水體上煤層開采后底板巖體的破斷特征和突水危險性,基于彈性力學理論,分別構建周期來壓時采場底板力學計算模型和隔水關鍵層穩定性分析模型,理論計算采后底板縱向破壞形態和橫向突水危險區域;采用有限差分流–固耦合模擬方法驗證承壓水上開采底板損傷范圍及滲流趨勢;開展底板突水相似模擬試驗揭示底板巖體破裂和滲流變化特征。研究表明:(1)理論計算采后底板沿著工作面走向和傾向分別呈"勺形"和"倒馬鞍形"破壞形態,在采空區與煤體交界附近底板的破壞深度最大,與模擬得到的底板破壞范圍大致相當。(2)底板隔水層的理論突水部位分別位于靠近工作面煤壁側的區域A、煤壁后方采空區50m處的區域(B)及采空區傾向兩邊界區域(C),(D),但在靠近煤壁側的區域(A)的中心位置的突水風險最高,這與試驗觀察到的"孔隙水主要經工作面煤壁斜下方底板滲透入采空區底部裂隙巖體"及模擬的"承壓水沿采空區邊界兩側的底板巖體涌入"等現象均較為吻合。(3)試驗觀察到在工作面和開切眼附近的淺部底板中剪切、豎向裂隙較發育,而采空區下方巖體出現層向裂隙,且最大損傷深度為12.8 m,略小于理論計算和數值模擬結果13和15.875 m。研究結果揭示了采場底板易發突水部位及突水風險,可為礦井底板突水治理提供一定的理論依據和參考價值。
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