【摘要】：巖溶陷落柱是內(nèi)部結構雜亂無章的特殊地質(zhì)構造,易成為隱伏于煤層底板下的垂向?qū)ǖ?是華北地區(qū)石炭二疊系煤田的重大安全隱患。在采動影響下,底板隱伏陷落柱的突水通道通常由底板破壞帶和陷落柱共同組成,為了研究其滲流突變機制,利用自行研制的破碎巖體滲透性試驗系統(tǒng),對不同底板破壞帶條件下,隱伏陷落柱的滲流特性進行了試驗研究。研究結果表明:滲流突變發(fā)生的根本原因是大顆粒流失導致破碎巖體孔隙結構改變;發(fā)生滲流突變時,流速隨滲流邊界孔隙直徑的增大而增大,同時試樣的初始孔隙度均大于0.21;未發(fā)生滲流突變時,滲流邊界對滲流無顯著影響,并且試樣的滲透率隨孔隙度的增大而增大,滲透率比和孔隙度比存在冪函數(shù)關系;非Darcy流β因子為負是滲流突變發(fā)生的充分必要條件,非Darcy流β因子的大小決定滲流突變的劇烈程度。
【圖文】：

裝迤蘋蕩釳拖萋渲猹餐囹饔孟碌?滲流突變機制對解釋隱伏陷落柱突水機制具有重要意義。因此，筆者采用現(xiàn)場取樣，根據(jù)實際破碎巖體各尺寸巖塊的質(zhì)量比配比破碎巖體試樣，利用自行研制的破碎巖體滲透性試驗系統(tǒng)，分析了孔隙度、滲流邊界、顆粒流失質(zhì)量等因素對滲流突變的影響，討論了破碎巖體滲流突變中非Darcy流β因子的意義，研究了隱伏陷落柱的滲流突變機制。研究成果可為隱伏陷落柱的水害防治提供理論依據(jù)。2陷落柱破碎巖體滲透性試驗2.1試樣樣品陷落柱滲透性試驗樣品取自山西省長治市司馬煤礦二采區(qū)陷落柱X3（見圖1），樣品主要為黃黑色破碎泥巖。試驗缸筒直徑為100mm，試樣總質(zhì)量為2000g，試樣的最大直徑取缸筒直徑的1/5[13]，即為20mm。通過2.5～20mm的圓孔篩進行篩分后，根據(jù)實際樣品各尺寸巖塊的質(zhì)量比（見表1）配制出試樣。圖1陷落柱X3Fig.1CollapsecolumnX3表1樣品配比Table1Sampleratios粒徑/mm質(zhì)量比/%試樣質(zhì)量/g<2.516.8335.32.5～5.011.6232.15.0～8.017.8357.48.0～10.09.2183.610.0～12.012.0239.012.0～15.012.1242.215.0～20.020.2410.3樣品總質(zhì)量100.02000.02.2試驗方法破碎巖體的滲透性試驗采用中國礦業(yè)大學自主開發(fā)的滲透性試驗裝置，該裝置由加載系統(tǒng)（見圖2）、加壓系統(tǒng)[13]、滲流系統(tǒng)[14]和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。加載系統(tǒng)采用如圖2所示MTS816伺服試驗機。圖2試驗加載系統(tǒng)Fig.2Experimentalloadingsystem數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電腦、無紙記錄儀、壓力傳感器和電子天平等組成。壓力傳感器與無紙記錄儀相連采集滲透壓差；自主開發(fā)電子天平的采集程序采φ100mm02mm24mm20mm

?000g，試樣的最大直徑取缸筒直徑的1/5[13]，即為20mm。通過2.5～20mm的圓孔篩進行篩分后，根據(jù)實際樣品各尺寸巖塊的質(zhì)量比（見表1）配制出試樣。圖1陷落柱X3Fig.1CollapsecolumnX3表1樣品配比Table1Sampleratios粒徑/mm質(zhì)量比/%試樣質(zhì)量/g<2.516.8335.32.5～5.011.6232.15.0～8.017.8357.48.0～10.09.2183.610.0～12.012.0239.012.0～15.012.1242.215.0～20.020.2410.3樣品總質(zhì)量100.02000.02.2試驗方法破碎巖體的滲透性試驗采用中國礦業(yè)大學自主開發(fā)的滲透性試驗裝置，該裝置由加載系統(tǒng)（見圖2）、加壓系統(tǒng)[13]、滲流系統(tǒng)[14]和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。加載系統(tǒng)采用如圖2所示MTS816伺服試驗機。圖2試驗加載系統(tǒng)Fig.2Experimentalloadingsystem數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電腦、無紙記錄儀、壓力傳感器和電子天平等組成。壓力傳感器與無紙記錄儀相連采集滲透壓差；自主開發(fā)電子天平的采集程序采φ100mm02mm24mm20mm

滲板

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本文編號：2800260