基于FLAC3D的断裂滞后突水数值仿真技术

针对中国华北型煤田煤系地层底板下伏奥陶系巨厚层灰岩含水层水压高,动、静贮量丰富,是构成矿井深部开采主要充水水源的实际现状,选择具有较好的过水能力、可能形成底板奥灰水突出通道的开滦矿业集团范各庄矿F0断层为研究对象,采用蠕变力学试验方法,取得了用于数值仿真计算的F0断层物质力学参数,运用FLAC3D数值仿真软件,对受断裂影响的采矿活动进行了流—固耦合模拟和渗流蠕变计算.研究结果表明:煤层顶板岩层受采动影响的影响带范围在断层两侧发育明显,上盘岩层的位移量偏小,下盘岩层的位移量偏大;底板岩层垂直位移量上盘岩层的位移量偏大,下盘岩层的位移量偏小,顶底板岩层垂直位移量在断层附近最大.断裂构造的切割作用使得底板在承受较大构造应力的情况下存在大范围的剪应力区,断裂破碎带的应力集中有是造成底板破坏、发生底板突水的关键.该研究成果对于有效预防断裂滞后突水具有一定指导意义.     

底板突水预测专家系统研究

运用专家系统方法,考虑到影响突水的多方面因素,融入预测预报领域知名专家的防治水经验和知识,建立底板突水预测专家系统,从而提高预测预报的成功率与准确性。     

基于模糊物元理论的深部开采底板突水安全性评价

基于可拓学理论和专家打分-层次分析法,利用专家打分-层次分析法确定影响底板突水各因素的权系数,选取了影响底板突水等级的12个影响因素作为评价特征,运用可拓学理论建立物元模型进行底板突水安全性评价,并结合实际工程背景,对山东华泰矿业有限公司深部315采区进行了底板突水安全性评价。结果表明,该矿深部开采区域突水等级为IV级,涌水量偏高,约为800~1 100m3/h,验证了评价方法的有效性,评价结果客观合理,具有较好的实用性。     

破碎断层变形破坏过程的试验研究

范各庄矿F0断层是一条走向贯穿整个井田的破碎断层,极大地影响了该矿采区布置及矿井深部开拓,对矿井的安全生产具有重大威胁。为了研究F0断层在采动影响下的变形破坏过程,采用电镜、薄片及蠕变力学试验方法分别对断层物质的原样和3种含水量、5组样品的复制样进行了分析研究。试验表明:围压效应、结构效应、含水量效应均对断层物质的性质产生巨大影响;断层物质具有明显的流动变形特征;结构面的存在、承压水的作用以及围压的改变极大地影响着断层物质的性质。试验研究结果对于分析断裂滞后突水具有重要意义。