赵固二矿含断层的煤层底板突水机理试验研究

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1、全日制硕士学位论文赵固二矿含断层的煤层底板突水机理试验研究申请人姓名：翟常治指导教师：李振华副教授学位类别：工学硕士专业名称：矿业工程研究方向：资源开采技术河南理工大学能源科学与工程学院二○一五年六月河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：赵固二矿含断层的煤层底板突水机理试验研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签

2、名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：TD823密级：公开UDC：622单位代码：10460赵固二矿含断层的煤层底板突水机理试验研究ExperimentalStudyonWate

3、rInrushMechanismofFaultfromCoalSeamFloorinZhaoguNo.2Mine申请人姓名翟常治学位类别工学硕士专业名称矿业工程研究方向资源开采技术导师李振华职称副教授提交日期2015-04答辩日期2015-06河南理工大学致谢本论文是在导师李振华副教授的悉心指导下完成的，没有他的指导、鼓励及资金上的大力资助，论文是不可能得以顺利完成的。李老师在论文选题上给予高瞻远瞩的指导，在理论分析、试验研究以及论文撰写的各个过程都给予了高屋建瓴的指点。学生在专业知识和科研能力等方面取得的每一点进步都倾注了李老师的心血，他渊博的学识、严谨的治学态度以及朴实的

4、为人使我受益匪浅，终身受用。在此，谨向恩师表示最衷心的感谢并致以最崇高的敬意！感谢河南理工大学三年来对我的培养！感谢能源科学与工程学院全体老师对我学习上的指导和帮助！感谢所有在论文开题、撰写、预审、答辩等各个环节提出宝贵意见的老师们！感谢谢晖师兄在相似模拟试验方面的理论指导，感谢李龙飞师弟在数值模拟方面的帮助，感谢同窗好友李海洋、刘成威、董明丽、陈岩、范超、李圣军在论文完成过程中给予的帮助和鼓励！感谢2012级矿业工程全体同学给予的关心和帮助！感谢我的父母和家人他们无私的奉献、竭尽全力的支持！感谢论文所引用文献的作者！感谢所有帮助和关心我的人！感谢各位专家在百忙之中评审论文，

5、衷心希望得到你们的指导和帮助。摘要矿井突水是影响我国矿井安全生产的主要灾害，底板断层突水是矿井突水的主要形式，采动引发底板断层活化，形成连接采掘空间和含水层的导水通道，是造成底板突水的主要原因。本文运用理论分析、相似模拟和数值模拟等研究手段，以赵固二矿底板断层为研究对象，研究了影响赵固二矿底板断层突水的主要因素和底板断层活化突水规律，取得了如下研究结论：（1）分析了水源、水压、隔水层和地质构造等突水影响因素与断层相互作用，结果表明：断层与突水因素在突水过程中相互促进，断层的存在加重突水影响因素在突水过程中的作用，突水影响因素在一定程度上也促进断层的活化。（2）从采动应力和水力

6、劈裂两个角度对断层活化进行了力学分析，推导得出了采动应力影响下断层活化的判据公式，建立了水力劈裂作用下裂隙失稳扩展时临界水压力与垂直应力、侧压系数、压剪系数和裂隙倾角之间的曲线关系。（3）采用相似模拟试验方法，研究了采动影响下底板断层活化规律及特征，试验结果表明：在采动影响下，底板断层活化过程可分为稳定期、初始期和活化活跃期；初始期断层带附近衍生裂隙与工作面底板塑性破坏区形成沟通，是断层完全活化的前兆信息；活跃期断层滑落失稳，断层面处于张开状态，导水通道形成，突水事故发生。（4）应用数值模拟研究了底板断层对底板突水的影响，模拟结果表明：断层带附近的塑性破坏区随着工作面向断层的

7、推进而逐渐增大，当采空区下方塑性破坏区与断层带附近破坏区沟通时形成突水通道，引发突水。关键词：断层活化；底板突水；判据公式；相似模拟；数值模拟IAbstractWaterinrushincoalmineisthemaindisasterwhichinfluencesourcountry’ssafeproduct.Faultwaterinrushinflooristhemainformofwaterinrushincoalmine.Themainreasonwhichcausesfloorwaterinr