帶壓開采底板構(gòu)造裂隙帶活化導(dǎo)滲機制.pdf

1、隨著煤礦延深開采,底板突水已成為威脅煤礦安全生產(chǎn)的最主要災(zāi)害之一,構(gòu)造裂隙帶突水是其主要表現(xiàn)形式,研究采掘過程中底板構(gòu)造裂隙帶活化滲流機制,對于礦井水害的預(yù)測和防治具有重要意義。為此,論文綜合運用室內(nèi)實驗、理論分析及現(xiàn)場實測等方法,針對帶壓開采過程中的構(gòu)造裂隙帶活化突水通道形成機制及滲流突變規(guī)律進行了深入研究,取得如下成果:
　　對巖石裂隙滲流的細(xì)觀特征進行試驗,分析巖石破壞過程中不同階段滲透性變化及其與巖石內(nèi)部微裂紋的演化關(guān)系,

2、探討巖石滲透性隨變形的變化特點以及滲透系數(shù)—應(yīng)力之間的關(guān)聯(lián)性,得出塑性軟巖和脆性堅硬巖石在全應(yīng)力—應(yīng)變過程中的變形規(guī)律及滲透性差異;根據(jù)脆性巖石的破壞機制與滲透系數(shù)的演化類比關(guān)系,結(jié)合巖石統(tǒng)計強度和重整化群理論,在巖石試樣承載能力概率函數(shù)基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了預(yù)測巖石臨界破壞點處應(yīng)變的表達式。
　　根據(jù)底板不同突水模式的力學(xué)共性特征,將底板突水劃分為突水蓄勢和突水失穩(wěn)兩個過程,并闡述各突水過程的基本力學(xué)特征,結(jié)合已有突水實例的統(tǒng)計結(jié)果,分

3、析突水的發(fā)生條件、災(zāi)變特征及影響因素;通過現(xiàn)場原位壓滲實測,獲取煤系完整巖層及裂隙帶巖體的平均阻滲強度,研究底板巖體的阻滲特征,提出采用底板有效隔水層(單位厚度阻滲強度)評價斷層帶阻滲條件的方法。
　　通過室內(nèi)物理模擬試驗,基于采用“孔隙流—裂隙流—管道流”的滲流組合類型來表示斷層帶滲流過程的思想,指出斷層帶中充填物顆粒的流失是斷層突水量和滲流類型發(fā)生改變的基礎(chǔ);結(jié)合現(xiàn)場壓滲試驗結(jié)果獲得了構(gòu)造裂隙帶滲透破壞是底板突水的前兆過程,構(gòu)

4、造裂隙帶活化突水實質(zhì)是底板巖體發(fā)生滲透破壞,也是底板水害防治的重要階段。
　　考慮斷層破碎帶中介質(zhì)的不同力學(xué)性質(zhì)及外界采掘擾動的影響,用突變理論建立斷層活化失穩(wěn)的非線性模型,推導(dǎo)出斷層活化失穩(wěn)的充要力學(xué)判據(jù)及突水臨界壓力;從非線性的角度將誘發(fā)斷層活化突水的外界擾動條件分為臨界微擾動和超前強擾動,分析煤層底板斷層活化突水與外界采掘擾動條件的關(guān)聯(lián)性,揭示外界擾動條件下的斷層活化突水機理。
　　論文最后將試驗及理論成果應(yīng)用于現(xiàn)場,