為研究薄基巖近距離煤層開采的"水-巖"致災演變規(guī)律,建立了薄基巖覆巖裂隙擴展?jié)u變破壞模型并分析了巖石的3種破壞模式,從平面及空間角度揭示采動覆巖巖體裂隙擴展過程中的漸變失穩(wěn)破壞發(fā)育特征;構(gòu)建覆巖巖體破壞致災演變力學模型,從力學角度上解釋覆巖破斷致含水層突水致災過程。結(jié)合工程實例,采用UDEC及FEFLOW數(shù)值模擬軟件分別建立數(shù)值模型,模擬分析近距離煤層回采覆巖失穩(wěn)破壞特征及地下水體運移滲流特征,揭示采動條件下地下水體運移致災演變規(guī)律。研究結(jié)果表明:開采活動破壞了地下水體原有的滲流規(guī)律,近距離煤層的重復采動極大地增加了覆巖巖體內(nèi)裂隙密度及寬度,裂隙帶內(nèi)的滲透性增加,覆巖裂隙是水的滲流、運移的主要通道,導水通道的拓寬從而導致突水致災危險性增加。 

【文章來源】：采礦與安全工程學報. 2020,37(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

巖石破壞模式

根據(jù)覆巖巖體裂隙擴展?jié)u變失穩(wěn)特征，單一煤層或多層煤采動過程中含水層運移直至突水共發(fā)生2個階段：第1階段，煤層初采時覆巖巖體裂隙擴展連通性增強，形成連通裂隙(即微裂縫)，含水層水沿導水裂縫下移緩慢進入采空區(qū)，定義為初步出水階段；第2階段，微裂縫逐步發(fā)育成大裂縫直至巖體結(jié)構(gòu)破壞，徹底垮落失穩(wěn)，此時含水層水大面積潰入采空區(qū)，定義為突水災變階段。據(jù)水體在裂縫性非均質(zhì)多孔介質(zhì)中流動特征，按照頂板覆巖巖體的破碎程度和裂隙連通性，將2個階段的頂板巖體分別定義為連通裂隙巖體(Ⅰ型)和貫通破碎巖體(Ⅱ型)2種類型，如圖3所示。為了從理論的角度解釋覆巖巖層破斷致含水層突水致災過程，將發(fā)生斷裂前的含水層底部隔水層簡化為受均布荷載的兩端固支梁，破裂后的隔水層簡化為兩端簡支梁進行分析。隔水層巖體斷裂前的兩端固支梁受力情況如圖4所示。

為了從理論的角度解釋覆巖巖層破斷致含水層突水致災過程，將發(fā)生斷裂前的含水層底部隔水層簡化為受均布荷載的兩端固支梁，破裂后的隔水層簡化為兩端簡支梁進行分析。隔水層巖體斷裂前的兩端固支梁受力情況如圖4所示。根據(jù)材料力學[19]，可得兩端固支梁的彎矩式：


本文編號：2980190