采场底板断层突水与防治

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煤矿底板断层突水是一项具有重大研究意义的课题,本文首先分析了前人断层防治水的理论与实践成果,然后分别运用力学分析,计算机数值模拟,工程实践,分析研究了断层突水理论以及防治方法,得出以下重要结论:(1)运用理论分析的方法,通过建立底板断层力学简化模型,基于弹性力学中半无限体理论,推导了断层剪应力公式。通过控制变量方法,对公式赋予具体数值,分析了不同因素影响下断层面上剪应力分布变化情况,进而从应力角度对断层活化加以分析。·断层活化主要集中在浅部,工作面距断层越近,断层活化越剧烈。基于塑性梯度理论,推导断层带应变和位移公式,分析了不同含水量下断层带应变和位移变化趋势,补充了以往分析断层活化时只从应力角度分析的不足。基于关键层理论,推导了有无断层存在情况下底板承受极限水压计算公式,并对其在断层倾角和卸压区等影响因素下极限水压变化情况进行分析对比,进一步完善了对断层突水的认识,对矿井实际生产有很好的指导作用。(2)FLAC数值模拟显示断层倾角越小,底板塑性区范围越大,工作面前方底板破坏区也更易向浅部发展,与断层破碎带沟通也越容易;断层倾角越大,底板塑性区范围越小,工作面前方底板破坏区更易向深部扩展,同时距离断层破碎带较远,突水通道不易形成。当切向刚度一定时,法向刚度的增加使得底板塑性区范围增大,这是因为法向刚度越大,断层带应力集中程度越高,对岩体造成的破碎程度也越大,导水通道也越容易形成。断层倾角一定时,随着底板水压的增大,底板塑性区范围加大,这是因为水压越大,对底板造成的破坏越大,隔水层的隔水能力也就越低,当水压达到一定程度时,底板在回采影响下,将会沟通断层,形成突水通道。(3)结合淮北矿区生产实践,分析了断层防治水方法:主要以桃园矿为例,采取留设煤柱方法。
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