掘進條件下陷落柱活化導水數(shù)值模擬及探測研究.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。巖體采動破壞及滲流突變是導致陷落柱突水的主要原因，因此研究陷落柱在采動影響下的演化規(guī)律和突水機理，對于陷落柱突水災(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值。
　　論文結(jié)合巷道掘進實例，以陷落柱在掘進條件下的發(fā)育特征和活化導水機理為依據(jù)，采用理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了巷道掘進對陷落柱、巷道底板及周圍巖層的影響而產(chǎn)生的

2、變化規(guī)律?；跇O限平衡原理和庫侖準則推導出陷落柱活化導水的判據(jù)，為判斷陷落柱導水性提供依據(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、巷道底板采動破壞區(qū)深度，并給出滲流突水判據(jù)，對預測陷落柱突水的危險性具有重要作用。建立三維流固

3、耦合數(shù)學模型，采用 FLAC3D數(shù)值模擬軟件分析了掘進條件下陷落柱圍巖滲流場、位移場、應(yīng)力場、塑性破壞場的變化情況。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)成果圖對陷落柱及周邊裂隙富水性強弱進行判斷，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，當采動破壞遠遠大于巷道掘進時陷落柱活化導水的變化規(guī)律，表明利用巷道掘進過程陷落柱突水的探測分析對煤層開采防治突水具有預