本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合物理模擬技術(shù)的頂板突水機(jī)理研究

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【摘要】：本文以神東礦區(qū)石屹臺(tái)煤礦的淺埋藏、薄基巖、煤層厚度大且上覆厚松散沙層的22304綜采工作面為對(duì)象，基于“上三帶、關(guān)鍵層等理論，從野外調(diào)查與資料分析、理論分析、室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)、信息化技術(shù)、數(shù)值建模、綜合因素分析等方面對(duì)在厚松散層、淺埋較薄煤層情況下，開采過(guò)程中，覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律及頂板突水潰砂機(jī)理進(jìn)行了研究。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)資料分析理論分析獲得了22304工作面具體地質(zhì)及水文條件，開展流固耦合相似材料配比實(shí)驗(yàn)工作，結(jié)果表明：隨著石蠟摻量增大，試件的強(qiáng)度變大、柔性減弱，當(dāng)石蠟的摻量大于8%時(shí)抗水性能良好；在摻入8%石蠟的基礎(chǔ)上，摻入8%凡士林可以減少試件彈性模量，，增強(qiáng)變形能力；凡士林和石蠟的合理搭配，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可制作出抗水性能較好的流固耦合相似材料。 開展流固耦合相似材料模擬實(shí)驗(yàn)，覆巖運(yùn)移過(guò)程與普通煤層開采的“三帶”規(guī)律不同，次巖層只存在“兩帶”，分別是垮落帶和裂隙帶，由于埋藏淺，地表會(huì)出現(xiàn)裂隙。從突水通道的形成過(guò)程分析，突水通道形成特征主要受頂板水壓水量的大小、工作面推進(jìn)尺寸、頂板破壞高度、頂板板巖體力學(xué)等方面的影響。 通過(guò)數(shù)值模擬獲得了淺埋較薄煤層開采覆巖應(yīng)力，得出開采工程中，工作面兩端頭易發(fā)生頂板突水,其次是采空區(qū)上下兩平巷側(cè)容易失穩(wěn)突水。 從厚松散含水層、薄基巖淺埋煤層開采時(shí)存在的突水潰砂問題入手、分析影響突水潰砂的4個(gè)影響因素、以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、室內(nèi)流固耦合相似模擬和水動(dòng)力學(xué)等為主要研究手段，分析采區(qū)的特定的地質(zhì)條件，研究煤層采動(dòng)覆巖來(lái)壓的規(guī)律，薄基巖破壞規(guī)律及研究水砂運(yùn)移的動(dòng)力機(jī)制，并給出突水潰砂臨界水頭高度及安全水頭的計(jì)算和判定依據(jù)；得出了工作面的臨界采寬是52.7m,老頂首次來(lái)壓計(jì)算步距50～79m，周期來(lái)壓步距16～19m。臨界水力坡度為1.251、臨界水頭高度為13.54m、實(shí)際水力坡度為3.25，實(shí)際水力坡度大于臨界水力坡度，分析研究區(qū)在初始狀態(tài)下有突水潰砂危險(xiǎn)。
【學(xué)位授予單位】：華北科技學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD745

【參考文獻(xiàn)】

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