承壓水作用下底板突水機理及防治技術(shù)研究.pdf

1、底板突水是威脅我國煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一，隨著我國進(jìn)入下組煤的開采，煤礦受承壓水的威脅越來越嚴(yán)重。煤層開采后，在采動應(yīng)力與水壓力共同作用下會引起底板巖體破壞失穩(wěn)，引發(fā)底板突水，尤其是對含裂隙底板。本文綜合運用力學(xué)理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實踐等方法，對承壓水作用下，完整底板及含裂隙底板突水機理進(jìn)行了系統(tǒng)研究，同時將研究成果應(yīng)用于龍固煤礦底板突水危險性評價，提出了底板突水防治措施。本文主要取得了以下成果：
　?。?）運用彈塑性力學(xué)

2、理論，建立了半平面體邊界上受分布力作用的力學(xué)模型，分析了煤層開采后底板巖體附加應(yīng)力的分布特征，得出了底板巖體的破壞形態(tài)，發(fā)現(xiàn)在煤壁處的底板破壞最嚴(yán)重，且主要發(fā)生剪切破壞，進(jìn)而推導(dǎo)出了底板最大破壞深度表達(dá)式。
　　（2）水壓力作用下，對于完整底板，建立了四邊固支的矩形薄板模型，求解出底板能承受的極限水壓力值，得出了完整底板的突水判據(jù)；對于含裂隙底板，應(yīng)用水壓力致裂原理分析了裂隙擴展、貫通及導(dǎo)水通道的形成過程，揭示了承壓水作用下含裂隙

3、底板突水的力學(xué)機理。
　?。?）應(yīng)用分析軟件 FLAC3D模擬得出了完整底板巖體的應(yīng)力分布、變形及破壞特征，并分析了承壓水導(dǎo)升和滲流規(guī)律；對于含裂隙底板，通過改進(jìn)FLAC3D程序?qū)崿F(xiàn)了水壓力對裂隙的宏觀作用，模擬分析了裂隙擴展及導(dǎo)水通道的形成過程，在裂隙中承壓水的導(dǎo)升高度和滲流速度均較大，同時分析了承壓水壓力和裂隙傾角對底板突水的影響。
　?。?）將研究成果成功應(yīng)用于龍固煤礦底板突水危險性評價，提出了注漿底板巖層的防治水技術(shù)