掘進(jìn)條件下陷落柱活化導(dǎo)水?dāng)?shù)值模擬及探測(cè)研究.pdf

1、煤礦開采過程中突水災(zāi)害給生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，其中陷落柱突水是危害極大、也最為常見的災(zāi)害之一。巖體采動(dòng)破壞及滲流突變是導(dǎo)致陷落柱突水的主要原因，因此研究陷落柱在采動(dòng)影響下的演化規(guī)律和突水機(jī)理，對(duì)于陷落柱突水災(zāi)害的防治以及礦井的安全生產(chǎn)具有重要的意義和參考價(jià)值。
　　論文結(jié)合巷道掘進(jìn)實(shí)例，以陷落柱在掘進(jìn)條件下的發(fā)育特征和活化導(dǎo)水機(jī)理為依據(jù)，采用理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了巷道掘進(jìn)對(duì)陷落柱、巷道底板及周圍巖層的影響而產(chǎn)生的

2、變化規(guī)律。基于極限平衡原理和庫侖準(zhǔn)則推導(dǎo)出陷落柱活化導(dǎo)水的判據(jù)，為判斷陷落柱導(dǎo)水性提供依據(jù)。根據(jù)陷落柱與工作面或巷道不同的位置關(guān)系，陷落柱的突水形式可劃分為陷落柱頂?shù)撞客凰Ｊ胶兔褐鶄?cè)壁突水模式，根據(jù)薄板理論和剪切破壞理論分別推導(dǎo)出各突水模式的突水判據(jù)。建立了巷道底板陷落柱滲流突水模型，分別計(jì)算陷落柱周邊滲透區(qū)域?qū)挾?、陷落柱周邊塑性破壞區(qū)寬度、巷道底板采動(dòng)破壞區(qū)深度，并給出滲流突水判據(jù)，對(duì)預(yù)測(cè)陷落柱突水的危險(xiǎn)性具有重要作用。建立三維流固

3、耦合數(shù)學(xué)模型，采用 FLAC3D數(shù)值模擬軟件分析了掘進(jìn)條件下陷落柱圍巖滲流場(chǎng)、位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、塑性破壞場(chǎng)的變化情況。按照礦井的具體地質(zhì)條件，制定合理的礦井瞬變電磁超前探測(cè)方案，通過扇形成圖法將數(shù)據(jù)處理得到視電阻率剖面圖，依據(jù)成果圖對(duì)陷落柱及周邊裂隙富水性強(qiáng)弱進(jìn)行判斷，圈出富水區(qū)范圍，并且采用數(shù)值模擬分析了煤層回采過程中，當(dāng)采動(dòng)破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巷道掘進(jìn)時(shí)陷落柱活化導(dǎo)水的變化規(guī)律，表明利用巷道掘進(jìn)過程陷落柱突水的探測(cè)分析對(duì)煤層開采防治突水具有預(yù)