帶壓開采時(shí)底板滲流與應(yīng)力耦合破壞突水機(jī)理研究

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1、ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｙｇｇ巧±學(xué)位論文題目；帶壓開采時(shí)底板滲流與應(yīng)力稱合破巧突水機(jī)理研究作者姓名；谷客磊學(xué)校導(dǎo)師：崔景屬教巧企業(yè)導(dǎo)師：劉存玉教授級高工工程領(lǐng)域：礦業(yè)工程所在學(xué)院：溶源學(xué)院巧＇－．Ｖ，—．二Ｋ＇，提交論文日期：２０１５年１２月２５日獨(dú)創(chuàng)性聲明：所呈交的學(xué)位論文，本人鄭重聲明，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研巧工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或化不僅含為

2、獲得河北王程大學(xué)或其化教育集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：杏餐務(wù)Ｊ簽字日期：興作年／＞月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解河化王程大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特榜權(quán)河北王程大學(xué)可從將學(xué)化論文的令部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫、、進(jìn)行檢索，并采用影印縮印或掃描等復(fù)制手段保存匯編供查間和借閱。同意學(xué)校向國家有

3、關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子文檔。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：＇；簽字日期：（年／Ｚ月＞／日會寮又屋日導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月分類號：TD82密級：公開UDC：單位代碼：10076工程碩士學(xué)位論文帶壓開采時(shí)底板滲流與應(yīng)力耦合破壞突水機(jī)理研究作者姓名：谷客磊指導(dǎo)教師：崔景昆教授企業(yè)導(dǎo)師：劉存玉高級工程師申請學(xué)位級別：工程碩士工程領(lǐng)域：礦業(yè)工程所在單位：資源學(xué)院授予學(xué)位單位：河北工程大學(xué)ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngi

4、neeringFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringWaterInrushMechanismStudyonSeepageandStressCouplingDamageofCoalFloorunderPressureCandidate：GuKeleiSupervisor：Prof.CuiJingkunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MiningEngineeringCollege：CollegeofReso

5、urceHebeiUniversityofEngineeringDecember,2015摘要摘要煤層底板突水事故一直是礦井水害中最為突出的問題，是影響煤礦生產(chǎn)安全亟待解決的問題。特別在我國華北地區(qū)，隨著采深持續(xù)增加，高承壓水對煤礦威脅愈加明顯。底板突水問題可歸結(jié)為應(yīng)力場與滲流場相互作用引發(fā)的流固耦合力學(xué)問題。在煤層采掘過程中，打破了圍巖應(yīng)力原有的平衡狀態(tài)，礦山壓力和水壓力共同作用下，伴隨著巖層裂紋萌生、擴(kuò)展、貫通,最后斷裂導(dǎo)致失穩(wěn)破壞，承壓水涌入工作面造成巨大損失。本文通過對華北地區(qū)多個(gè)礦區(qū)的調(diào)查，對以往突水資料了解和整

6、理，針對“華北型煤田”水文地質(zhì)特征運(yùn)用理論知識、數(shù)值模擬手段以及物理相似模擬試驗(yàn)方法對底板變形特點(diǎn)、應(yīng)力分布規(guī)律以及兩者對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行研究。主要研究結(jié)果如下：（1）對底板突水形成機(jī)理研究，闡述引起突水主要影響因素以及各因素所起的作用。建立數(shù)學(xué)模型，直觀表達(dá)了不同底板條件下突水模式，底板裂紋的受力狀態(tài)和不同裂紋破壞形式；（2）結(jié)合華北地質(zhì)資料和巖體力學(xué)性質(zhì)，選用適合材料按照不同配比制作試件，并在試驗(yàn)機(jī)SAS-2000監(jiān)測其力學(xué)性質(zhì)，為物理相似模擬試驗(yàn)選擇合理的配比號材料。根據(jù)單軸壓縮試驗(yàn)所得應(yīng)力-位移曲線以及試件表現(xiàn)的破壞形式

7、，分析了勻速荷載加載過程中試件各階段特點(diǎn)；（3）基于滲流與應(yīng)力耦合理論，使用RFPA2D-Flow軟件對不同底板條件、不同水壓環(huán)境進(jìn)行正交試驗(yàn)數(shù)值模擬。通過試驗(yàn)對比，引出“破裂致突”和“滲流致突”理論，判斷出水壓環(huán)境發(fā)揮了主導(dǎo)作用，根據(jù)相對隔水層理論，分析了“天然通道”作用；（4）按照幾何參數(shù)相似比設(shè)計(jì)了物理模擬試驗(yàn)，對試驗(yàn)過程中底板變形破壞現(xiàn)象記錄、整理和分析，試驗(yàn)證明距離開切眼60m~120m采空區(qū)處，底板裂隙產(chǎn)生最多，底鼓量最大。關(guān)鍵詞：承壓水；底板隔水層；數(shù)值模擬；相似模擬；耦合機(jī)理IAbstractAbstrac

8、tThewaterinrushaccidentisthemostoutstandingproblemintheminewaterdisasters,itisanurgentprobleminthecoalmineproductionsafety.Withminingdepthincreasing,the