带压开采时底板渗流与应力耦合破坏突水机理研究

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1、ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｙｇｇ巧±学位论文题目；带压开采时底板滲流与应力稱合破巧突水机理研究作者姓名；谷客磊学校导师：崔景属教巧企业导师：刘存玉教授级高工工程领域：矿业工程所在学院：溶源学院巧＇－．Ｖ，—．二Ｋ＇，提交论文日期：２０１５年１２月２５日独创性声明：所呈交的学位论文，本人郑重声明，是本人在导师的指导下独立进行研巧工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或化不仅含为

2、获得河北王程大学或其化教育集体已经发表或撰写过的研究成果，机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：杏餐务Ｊ签字日期：兴作年／＞月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河化王程大学有关保留、使用学位论文的规定。特榜权河北王程大学可从将学化论文的令部或部分内容编入有关数据库、、进行检索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编供查间和借阅。同意学校向国家有

3、关部口或机构送交论文的复印件和电子文档。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：＇；签字日期：（年／Ｚ月＞／日会寮又屋日导师签名：签字日期：年月分类号：TD82密级：公开UDC：单位代码：10076工程硕士学位论文带压开采时底板渗流与应力耦合破坏突水机理研究作者姓名：谷客磊指导教师：崔景昆教授企业导师：刘存玉高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域：矿业工程所在单位：资源学院授予学位单位：河北工程大学ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngi

4、neeringFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringWaterInrushMechanismStudyonSeepageandStressCouplingDamageofCoalFloorunderPressureCandidate：GuKeleiSupervisor：Prof.CuiJingkunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MiningEngineeringCollege：CollegeofReso

5、urceHebeiUniversityofEngineeringDecember,2015摘要摘要煤层底板突水事故一直是矿井水害中最为突出的问题，是影响煤矿生产安全亟待解决的问题。特别在我国华北地区，随着采深持续增加，高承压水对煤矿威胁愈加明显。底板突水问题可归结为应力场与渗流场相互作用引发的流固耦合力学问题。在煤层采掘过程中，打破了围岩应力原有的平衡状态，矿山压力和水压力共同作用下，伴随着岩层裂纹萌生、扩展、贯通,最后断裂导致失稳破坏，承压水涌入工作面造成巨大损失。本文通过对华北地区多个矿区的调查，对以往突水资料了解和整

6、理，针对“华北型煤田”水文地质特征运用理论知识、数值模拟手段以及物理相似模拟试验方法对底板变形特点、应力分布规律以及两者对应关系进行研究。主要研究结果如下：（1）对底板突水形成机理研究，阐述引起突水主要影响因素以及各因素所起的作用。建立数学模型，直观表达了不同底板条件下突水模式，底板裂纹的受力状态和不同裂纹破坏形式；（2）结合华北地质资料和岩体力学性质，选用适合材料按照不同配比制作试件，并在试验机SAS-2000监测其力学性质，为物理相似模拟试验选择合理的配比号材料。根据单轴压缩试验所得应力-位移曲线以及试件表现的破坏形式

7、，分析了匀速荷载加载过程中试件各阶段特点；（3）基于渗流与应力耦合理论，使用RFPA2D-Flow软件对不同底板条件、不同水压环境进行正交试验数值模拟。通过试验对比，引出“破裂致突”和“渗流致突”理论，判断出水压环境发挥了主导作用，根据相对隔水层理论，分析了“天然通道”作用；（4）按照几何参数相似比设计了物理模拟试验，对试验过程中底板变形破坏现象记录、整理和分析，试验证明距离开切眼60m~120m采空区处，底板裂隙产生最多，底鼓量最大。关键词：承压水；底板隔水层；数值模拟；相似模拟；耦合机理IAbstractAbstrac

8、tThewaterinrushaccidentisthemostoutstandingproblemintheminewaterdisasters,itisanurgentprobleminthecoalmineproductionsafety.Withminingdepthincreasing,the