论文部分内容阅读
煤炭资源是我国的主要能源,煤层底板突水问题是困扰我国煤炭资源安全开采的主要因素之一,特别是随着浅部煤炭资源的日益枯竭,深部煤层和下组煤开采势在必行,所面临的底板突水问题更为突出,疏水降压及带压开采的难度更大,所以对底板隔水层受采动和水压作用的破坏规律研究更加具有理论和实际意义。本文指出华北型煤田基底的奥灰岩溶裂隙承压含水层上部仅在局部部位赋水,赋水区域中的水对其上覆隔水层产生非均布水压作用,并首次将非均布水压作用方式划分为四种类型,即散点状水压作用、走向条带状水压作用、倾向条带状水压作用、面状水压作用。运用FLAC3D岩石力学软件分别就面状、走向条带状、倾向条带状三种非均布水压作用方式下,对底板隔水层破坏情况进行模拟计算,通过与均布水压作用方式模型计算结果进行对比分析,得出非均布水压力对隔水层的破坏作用明显小于均布水压力作用。同时,运用FLAC3D对工作面采宽与底板采动破坏带之间的相关性进行了数值试验,得出两者之间不是简单的线性关系,而是存在一个临界工作面采宽。当实际采宽小于临界采宽时,底板采动破坏带深度是随着工作面采宽的增加而线性增大的;当实际采宽超过临界采宽后,采宽对底板采动破坏带深度的影响作用减弱甚至不再相关,即使底板采动破坏带深度发生继续增大,也是由于其他影响因素的变化导致的。另外,利用数值模拟方法对隔水层岩性组合与底板隔水层破坏之间关系进行了模拟计算,得出从力学角度讲硬岩的抗破坏能力要强于软岩,并指出应建立矿山水害防治领域中的软岩和硬岩综合评价标准。最后,以辛置煤矿10409工作面为工程背景,运用数值模拟方法进行了非均布水压作用下底板隔水层破坏模拟计算,并与实测资料进行对比,二者基本一致,表明模拟计算结果对安全生产具有指导作用与实际应用价值。