底板巖體的穩(wěn)定性主要取決于底板巖性組合和所處復雜地質力學環(huán)境,當煤層底板存在承壓含水層時,在采動礦壓和水壓力的聯合作用下,極易造成底板巖體破壞失穩(wěn),承壓水頭沿著底板裂隙逐漸向上擴展導升,當承壓水頭突破有效隔水層時極易引發(fā)突水事故。本文通過理論分析、耦合材料模擬實驗、數值模擬和現場實測等手段,對承壓水上膏體充填開采防治底板突水機理進行了研究,主要研究成果如下:（1）基于彈性力學和塑性滑移線場理論,對膏體充填開采底板應力分布特征和承壓水導升過程進行理論分析,推導出底板塑性區(qū)破壞范圍和煤柱屈服極限寬度,分析了底板裂隙在采動應力影響下向深部轉移規(guī)律,結合承壓水對底板巖體裂隙擴展作用,對膏體充填開采底板裂隙擴展范圍和塑性破壞深度進行分區(qū),推導出底板承壓水的最大導升高度公式,對底板突水概率進行理論預測。（2）采用流-固耦合實驗材料,在底板存在隱伏斷層構造情況下,對底板應力場、位移場和水壓力場分布特征進行研究,分析了在膏體充填開采過程中底板裂隙擴展機理和隱伏斷層活化規(guī)律,研究了隱伏斷層附近垂直應力分布特征、水壓導升高度以及裂隙擴展狀態(tài),得到了底板巖層破斷判距和斷層上下盤應力變化特征。（3）基于流-固... 

【文章來源】：山東科技大學山東省

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

集中載荷作用受力圖

／■：??＇２／ｗｅ?Ｌ?＿２Ｐ?士??ｃｒｒ?＝??°ｘ?￣?ＪＴ７??ｎｒ?ｎ?（＾＋２?）??２Ｐｓｉｎ＾ｃｏｓ６＞?ＩＰ?２ｙ２?．．．．??卞＝ｎ；．—叫?（１１）??＿?２／＾ｓｉｎ＾ｃｏｓ２?６?２?ｙｚ２??，ｘｙ?ｎｒ?卜－Ｓ（／＋ｚ２）２??如圖２．２，采用疊加原理，推廣到底板受均布載荷作用情況下自由邊界上受力狀態(tài)：??＜ｊｘ?＝?—［ｓｉｎ＾２ｃｏｓ＾２?－ｓｉｎ＾，?ｃｏｓ＾，?＋０２?－９＾＼??７１??＜?（Ｊｖ?＝?ｉ［ｓｉｎ（沒２?－０）ｃｏｓ（沒２?＋?０）?＋?０２?－０］?（２．２）??ｎ??ｒｘｖ?＝－（ｓｉｎ２＾－ｓｉｎ２＾）??ｋ?．?ｎ??式中：ｐ作用于底板巖體上的集中力；ｑ——作用于底板巖體上的均布荷載。??ｑｄｘ??

?承壓水上開采底板破壞理論及突水機理研宂??結合底板受力簡圖２．２和公式（２．２）可知，在均布載荷作用下底板巖體應力場分布??特征，在底板不同深度處各水平面上，載荷中心下部軸線處出現最大值，并隨著深度增??加而減小，最大剪應力值出現在載荷作用邊緣，靠近采場邊緣下部的巖體最容易發(fā)生剪??切破壞，根據彈性力學理論可知，平面問題受力分析中主應力表達公式：??Ｗ?盧）２?（２．３）??將式（２．２）代入式（２．３），令《?＝?０－ｇ，得底板巖體所受最大和最小主應力為：??ｃｒ】，ｃｒ３?＝?—「沒２?—沒】土ｓｉｎ（ｇ?＿ｑ）＂］?＝?—（ａ土ｓｉｎａ）?（２．４）??７ｒＬ?ｊ?ｎ??進而得到底板巖體所受最大剪應力ｒｍａｘ表達式為：??ｒｍａｘ?＝?＾?＼Ｉ４ｔＩ?＋?＝￣?ｓｉｎ?ａ?（２．５）??２?７１??當ａ?＝?時，底板所受最大剪應力的極值為ｒｍ：??ｒｍ＝ｑ?／?７Ｔ?（２．６）??通過以上推導可知，最大剪應力的極值分布在以均布荷載作用寬度／為直徑的半圓??上

【參考文獻】：
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本文編號：3393488