采動覆巖失穩(wěn)破壞突水潰砂試驗及防治研究.pdf

1、隨著煤礦開采上限持續(xù)提高，受采動影響，上覆含砂量較高松散含水層的水砂混合物涌人井下工作面，引發(fā)礦井財產(chǎn)損失更甚至人員傷亡的事故，具有重大安全隱患。本文基于研發(fā)的試驗裝備，綜合運用理論分析、數(shù)值模擬、物理模擬等方法，以厚松散層薄基巖采動覆巖突水潰砂為工程背景，針對突水潰砂災(zāi)害影響因素及判據(jù)，隔水層穩(wěn)定性力學(xué)模型及數(shù)值模擬分析，水砂通道形成后水砂突涌特征，開采引起的突水潰砂防治等進行了相關(guān)的研究。論文主要工作如下：
　?。?）分析總結(jié)

2、出覆巖涌水潰砂災(zāi)害發(fā)生4個關(guān)鍵因素分別是物源、動力源、通道和容納空間。根據(jù)煤層充分采動后地表移動和采場上覆巖層的活動規(guī)律，建立地表最大下沉量和覆巖拉伸變形量與覆巖導(dǎo)水裂隙帶之間定量關(guān)系，從而給出導(dǎo)水裂隙帶高度的預(yù)測方法。
　　（2）將水砂突涌過程簡化為一個裝著水砂混合物的存儲倉通過排料口向外排出水砂混合物的過程。通過對水砂通道上方松散砂體成拱進行受力分析，建立無限長縫隙型孔成拱模型。當(dāng)不考慮砂體水力學(xué)作用時，獲得力平衡狀態(tài)時水砂通

3、道的極限寬度。當(dāng)考慮水對砂體的運動作用時，建立考慮水砂耦合作用的涌水潰砂發(fā)生判據(jù)。
　?。?）對綜采垮落法頂板單一巖層形成的隔水層和條帶充填法頂板隔水層進行穩(wěn)定性力學(xué)分析，得出關(guān)鍵層破壞臨界載荷和導(dǎo)水裂隙帶高度計算公式。結(jié)合運河煤礦7311工作面工程背景，用數(shù)值模擬軟件對隔水層穩(wěn)定性進行數(shù)值模擬研究，分析對比條帶置換充填開采和條帶開采時導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)育情況。
　?。?）基于研制的水砂突涌試驗系統(tǒng)進行了不同水壓力和不同松散層組