大埋深高承压水双层结构底板破坏机理及应用研究
李昂1
周永根2
杨宇轩3
于振子4
牟谦5
王满4
张波4
1.西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安 710054;中国平煤神马集团炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室,河南平顶山 46709932.西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安 7100543.陕西建工第三建设集团有限公司,陕西西安 7100544.中国平煤神马集团炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室,河南平顶山 46709935.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039
摘要：平煤矿区首次开采近全岩下保护层工作面用于解放其上部受瓦斯突出威胁的己组煤炭资源,近千米埋深开采近全岩层势必加大底板破坏深度,一旦扰动隔水层内L5 弱富水性含水层形成寒灰水间接补给通道,影响工作面底板安全稳定.为此首先建立双层结构底板塑性滑移线场理论模型,推导出三种工况下双层底板最大破坏深度解析解;然后通过自主设计的孔隙水压力(弹簧)和地层有效应力(千斤顶)协同工作的相似模拟试验平台,基于数字图像相关技术模拟分析了采场顶底板变形形态和破坏特征;最后使用钻孔应变测量方法在平煤十二矿己15-31040近全岩工作面开展底板破裂发育形态现场监测.结果表明:采用双层结构底板塑性滑移线场理论计算出己15-31040近全岩工作面底板最大破坏深度为 16.59 m;相似模拟试验揭示了底板破坏集中于开切眼及工作面两端,具有明显滞后破坏特征,最大破坏深度为 17.8 m,工作面推进 159.9 m进入充分开采后,底板应力逐渐恢复;现场实测结果显示底板岩体在工作面前方 7.9 m出现压剪滑移破坏,工作面推过钻孔前后底板分别表现出压剪和拉剪破坏,底板最大破坏深度介于 16.5～18 m.现场实测与理论计算和相似模拟试验结果较为吻合,研究成果有利于推动大埋深、高承压煤岩层开采底板水害防治技术的进步.
关键词：近全岩下保护层工作面近千米埋深寒武系灰岩底板水害相似模拟钻孔应变技术
分类号：TD32(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(51874229)陕西省自然科学基础研究计划重点资助项目(2020JZ-52)
论文发表日期：2023-10-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 207-219 )
英文信息