本文選題：煤層底板　切入點：突水機(jī)理　出處：《煤炭科學(xué)研究總院》2014年博士論文

【摘要】：煤層底板突水是威脅煤礦安全的主要災(zāi)害之一，煤層底板突水機(jī)理一直是煤礦水害防治技術(shù)研究的熱點和難點問題。突水是滲流-應(yīng)力耦合作用的結(jié)果，以滲流-應(yīng)力耦合作用研究為主線，揭示煤層底板突水機(jī)理，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。通過不同圍壓、水壓條件下的細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖及灰?guī)r的三軸壓縮試驗及滲透性測試試驗，獲得巖石強度和變形特征，分析了巖石全應(yīng)力應(yīng)變過程滲透性變化規(guī)律，研究了圍壓和滲透壓差對滲透性能的作用機(jī)制，建立了巖石滲透率動態(tài)演化模型和滲透率-體應(yīng)變擬合方程，分析了巖石破壞過程聲發(fā)射特性。 基于巖石工程系統(tǒng)（ORES）方法，構(gòu)建了煤層底板突水耦合作用網(wǎng)絡(luò)，推導(dǎo)了考慮有效應(yīng)力、巖體骨架變形運動的滲流-應(yīng)力耦合控制方程組，為深化煤層底板突水機(jī)理研究提供了途徑 將煤層底板劃分為完整底板、非貫通型底板和貫通型底板，結(jié)合4個典型突水實例分析了不同底板結(jié)構(gòu)條件下的滲流-應(yīng)力耦合作用模式；建立了煤層底板巖體結(jié)構(gòu)災(zāi)后識別模型，通過相似模擬實驗，，驗證了識別模型的正確性，獲得突水水壓與突水量的相關(guān)關(guān)系；基于COMSOL Multiphysics數(shù)值模擬軟件分析了不同巖體結(jié)構(gòu)底板應(yīng)力及破壞特征，提出了底板結(jié)構(gòu)災(zāi)前識別方法。底板結(jié)構(gòu)的災(zāi)前識別方法和災(zāi)后識別方法組成防治水工作過程中的底板結(jié)構(gòu)識別方法，對于分析突水征兆和突水特征有重要意義。通過試驗研究、理論分析、相似模擬、模型試驗、突水實例分析等研究手段，形成了煤層底板滲流-應(yīng)力耦合突水機(jī)理，提出了煤層底板結(jié)構(gòu)識別方法，為煤層底板水害的預(yù)防和突水發(fā)生后的治理提供技術(shù)支持。
[Abstract]:Coal seam floor water inrush is one of the main disasters threatening the safety of coal mine. The mechanism of coal seam floor water inrush is always a hot and difficult problem in the research of coal mine water hazard prevention technology.Water inrush is the result of the coupling of seepage and stress. It is of great theoretical significance and engineering application value to reveal the mechanism of water inrush from coal seam floor based on the study of seepage and stress coupling.Through triaxial compression test and permeability test of fine sandstone, medium sandstone, coarse sandstone and limestone under different confining pressure and water pressure, the characteristics of rock strength and deformation are obtained.The mechanism of confining pressure and osmotic pressure difference on permeability is studied. The dynamic evolution model of rock permeability and the fitted equation of permeability and volume strain are established. The acoustic emission characteristics of rock failure process are analyzed.Based on the method of rock engineering system (ORES), the coupling network of water inrush from coal seam floor is constructed, and the governing equations of seepage and stress coupling considering effective stress and the movement of rock skeleton deformation are derived.It provides a way for the study of water inrush mechanism of coal seam floor.The coal seam floor is divided into complete floor, non-through type floor and through type floor. Combined with four typical examples of water inrush, the coupling mode of seepage and stress under different floor structure conditions is analyzed.The identification model of rock mass structure in coal seam floor after disaster is established. The correctness of the model is verified by similar simulation experiments, and the correlation between water inrush pressure and water inrush is obtained.Based on the numerical simulation software COMSOL Multiphysics, the stress and failure characteristics of different rock mass structures are analyzed, and a method for identification of floor structures before disaster is put forward.The identification method of floor structure before and after disaster is of great significance for analyzing the signs and features of water inrush in the process of prevention and control of water.By means of experimental research, theoretical analysis, similarity simulation, model test, water inrush analysis and so on, the mechanism of seepage and stress coupling inrush of coal seam floor is formed, and the identification method of coal seam floor structure is put forward.It provides technical support for prevention of water hazard in coal seam floor and treatment after water inrush.
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TD745

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本文編號：1699529