【摘要】：以川煤集團白膠煤礦2481工作面地質(zhì)資料為基礎(chǔ),利用自行研制的"多場耦合煤礦動力災(zāi)害大型模擬試驗系統(tǒng)",進行了三維采動應(yīng)力條件下的三維模擬開采實驗。通過應(yīng)力監(jiān)測、測量統(tǒng)計、色素示蹤、照相素描等方法,對采動后的底板巖層破壞規(guī)律進行了研究。研究結(jié)果表明:底板巖層表現(xiàn)出"采前增壓-采后卸壓-壓實回升"的動態(tài)受力特征;根據(jù)裂隙發(fā)育特征,可將底板裂隙帶在走向上分為"開切眼裂隙發(fā)育區(qū)"、"采空區(qū)中部壓實區(qū)"和"工作面裂隙發(fā)育區(qū)",在豎直方向上分為"底板破斷裂隙帶"和"底板彎曲離層帶";確定底板最大破壞深度為14 m,為上保護層開采中被保護煤層瓦斯抽采的設(shè)計及優(yōu)化提供了依據(jù)。
【圖文】：

芍械裝逖也愕牟啥猁蘋倒媛桑?本實驗以川煤集團白膠煤礦2481工作面為地質(zhì)原型，進行了三維應(yīng)力條件下的模擬開采實驗，對底板的應(yīng)力變化、裂隙分布及底板彎曲變形進行了統(tǒng)計研究。原型工作面位于開采煤層一煤層(C1)內(nèi)，一煤層(C1)作為上保護層，下方與被保護層二煤層(B4)距離為16．5～27m，平均為22m，底板各層以砂質(zhì)泥巖、細砂巖和粘土為主，采區(qū)內(nèi)無明顯斷層結(jié)構(gòu)。以此為地質(zhì)原型進行三維相似模擬開采實驗，地質(zhì)原型及實驗?zāi)Ｐ偷牧W(xué)參數(shù)如表1。實驗在“多場耦合煤礦動力災(zāi)害大型模擬試驗系統(tǒng)”上進行(圖1)。該加載系統(tǒng)機架上固定了位置相應(yīng)的9套加載液壓缸，從而實現(xiàn)“三向四級”加載方式:垂直方向4個1000kN加載缸分布在試件的上面，可同時加載，也可分別加載，用于模擬地下開挖中煤巖層不同垂直應(yīng)力水平;水平方向4個1000kN加載缸分布在試件側(cè)面，可同時加載，亦可分別加載，用于模擬煤巖層內(nèi)不同水平側(cè)向應(yīng)力;水平后向用1個2000kN液壓缸來完成煤巖層水平縱向應(yīng)力模擬;同時，由固定底座、側(cè)壁和反力架提供反力。各壓力軸或各壓板之間的動作互不干涉，可進行獨立動作實現(xiàn)不同試驗條件下多級多向加載。圖1多場耦合煤礦動力災(zāi)害大型模擬試驗系統(tǒng)Fig．1Multi-fieldcouplingofcoalminedynamicdisastersimulationtestingsystem圖2相似模擬模型實物圖Fig．2Thesimilarsimulationmodel試件尺寸為1140mm×590mm×550mm(圖2)，模型幾何相似比為1∶100，并以此換算出模擬材料的厚度、容重、抗壓強度等，(表1)，確定相似材料的配比，進行模型制作;其中，第6、8層底板及一煤層(C1)直接頂配比為6∶4∶1(砂∶水泥∶石2017年第3期康欽容，等:三維應(yīng)力條件下煤層底板采動破壞規(guī)律實驗研究613

馗追植?在試件的上面，可同時加載，也可分別加載，用于模擬地下開挖中煤巖層不同垂直應(yīng)力水平;水平方向4個1000kN加載缸分布在試件側(cè)面，可同時加載，亦可分別加載，用于模擬煤巖層內(nèi)不同水平側(cè)向應(yīng)力;水平后向用1個2000kN液壓缸來完成煤巖層水平縱向應(yīng)力模擬;同時，由固定底座、側(cè)壁和反力架提供反力。各壓力軸或各壓板之間的動作互不干涉，可進行獨立動作實現(xiàn)不同試驗條件下多級多向加載。圖1多場耦合煤礦動力災(zāi)害大型模擬試驗系統(tǒng)Fig．1Multi-fieldcouplingofcoalminedynamicdisastersimulationtestingsystem圖2相似模擬模型實物圖Fig．2Thesimilarsimulationmodel試件尺寸為1140mm×590mm×550mm(圖2)，模型幾何相似比為1∶100，并以此換算出模擬材料的厚度、容重、抗壓強度等，(表1)，確定相似材料的配比，進行模型制作;其中，第6、8層底板及一煤層(C1)直接頂配比為6∶4∶1(砂∶水泥∶石2017年第3期康欽容，等:三維應(yīng)力條件下煤層底板采動破壞規(guī)律實驗研究613

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本文編號：2729614