承压水上开采工作面底板破坏规律相似模拟试验_姜耀东

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1、第30卷第8期岩石力学与工程学报Vol.30No.82011年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug.，2011承压水上开采工作面底板破坏规律相似模拟试验1，221，23姜耀东，吕玉凯，赵毅鑫，张党育(1.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083；2.中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京100083；3.冀中能源峰峰集团有限公司，河北邯郸056107)摘要：随着我国煤炭开采深度的增大，承压水上开采工作面底板破断、突水灾害正呈逐年递增的趋势。以峰峰矿

2、区九龙矿深部承压水上开采工作面底板为研究对象，通过现场底板取芯、编录和室内试验，获得承压水上工作面底板含水层分布特征及底板岩层的力学参数，确保试验中现场参数的可靠性。采用自行设计的工作面底板水压模拟装置，进行承压水上工作面回采过程中顶、底板破断失稳特征的相似模拟试验，得到底板工作面回采过程中顶、底板应力变化规律。运用非接触的光学测量技术对全场位移值进行观测，得出底板位移场变化规律。通过“下三带”理论，计算九龙矿深部工作面底板岩层的最大破坏深度、承压水导升高度和有效隔水层厚度。模拟试验结果表明：九龙矿深部承压水上工作面开采底板存

3、在明显的“三带”特征，采用新型的承压水模拟装置可以模拟承压水在采动作用下的卸压过程。关键词：采矿工程；相似模拟试验；承压水上开采；底板；非接触光学测量；“下三带”理论中图分类号：TD32文献标识码：A文章编号：1000–6915(2011)08–1571–08SIMILARSIMULATIONTESTFORBREAKAGELAWOFWORKINGFACEFLOORINCOALMININGABOVEAQUIFER1，221，23JIANGYaodong，LUYukai，ZHAOYixin，ZHANGDangyu(1.StateK

4、eyLaboratoryofCoalResourcesandsafeMining，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China；2.SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China；3.JizhongEnergyFengfengGroupCompanyLimited，Handan，Hebei056107，China)Abst

5、ract：TheoccurrencesofbreakageandwaterinrushdisastersofworkingfacefloorunderminingaboveaquiferareincreasingwiththeminingdepthinChina.TakingtheworkingfacefloorabovedeepaquiferinJiulongMineastheresearchobject，bymeansofthecoreextraction，drillcoreloggingandlaboratorytest

6、ing，thedistributionlawsofaquifersandmechanicalparametersofeachrockstratumoftheworkingfaceflooraboveaquiferareobtained.Meanwhile，thereliabilityofparametersareensured.Thesimilarsimulationtestforfractureinstabilitycharacteristicsofworkingfaceroofandfloorduringthemining

7、aboveaquiferarecarriedoutbytheself-designedconfinedwatersimulationequipment.Andthestressvariationlawsoftheroofandfloorduringworkingfaceminingareobtained.Usingthenoncontactopticalmeasurementtechnology，thewholefielddisplacementcontoursaremeasured.Baseonthe‘downthreezo

8、nes’theory，themaximumfailuredepthofworkingfacefloor，theraiseheightofconfinedwaterandthethicknessofeffectiveconfiningrockstrataindeepregion