›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (11): 3111-3120.doi: 10.16285/j.rsm.2015.11.010

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

深部开采隐伏构造扩展活化及突水试验研究

张士川1, 2,郭惟嘉1, 2,孙文斌1, 2,李扬杨1, 2,王海龙1, 2   

  1. 1. 山东科技大学 矿业与安全工程学院,山东 青岛266590;2. 山东科技大学 矿山灾害预防控制教育部重点试验室,山东 青岛266590
  • 收稿日期:2015-07-03 出版日期:2015-11-11 发布日期:2018-06-14
  • 通讯作者: 孙文斌,男,1981年生,博士,讲师,主要从事煤矿特殊开采方面的研究工作。E-mail: swb@sdust.edu.cn E-mail:373260186@qq.com
  • 作者简介:张士川,男,1989年生,博士研究生,主要从事煤矿特殊开采方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No.51404146);山东科技大学人才引进科研启动基金项目资助(No.2014RCJJ030);中国博士后科学基金资助项目(No.2015M572067);山东省重点研发计划项目资助(No.2015GGB01532)。

Experimental research on extended activation and water inrush of concealed structure in deep mining

ZHANG Shi-chuan1, 2, GUO Wei-jia1, 2, SUN Wen-bin1, 2, LI Yang-yang1, 2 , WANG Hai-long1, 2   

  1. 1. College of Mining and Safety Engineering, Shandong University of Sciences and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China; 2. Key Laboratory of Ministry of Education for Mining Disaster Prevention and Control, Shandong University of Sciences and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China
  • Received:2015-07-03 Online:2015-11-11 Published:2018-06-14
  • Supported by:

    Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No.51404146), the Talents Introduction of Scientific Research Projects of Shandong University of Science and Technology(Grant No.2014RCJJ030), China Postdoctoral Science Foundation (No.2015M572067) and Key R & D Projects in Shandong Province (Grant No.2015GGB01532).

摘要: 深部开采突水具有突发性、滞后性和强致灾性等特点,研究突水通道成因、演变规律和致灾机制成为控制深部开采底板突水的关键。大量的防治水实践和理论证实,构造突水通道一般发生在构造与岩层接触面处,为此建立隐伏构造条块体突水判据模型,应用剪切破坏理论方法得到突水理论判据;借助深部承压水上底板断层扩展活化及导水通道演化物理模拟试验,研制了固-流耦合相似材料,选取模拟断层破坏活化的材料并进行了模拟材料的可行性分析;试验直观地展现了含隐伏断层底板在采动应力扰动和高承压水共同作用下底板裂隙形成、隐伏断层扩展、突水通道贯通的全过程。通过对试验监测数据和现象的解读,揭示了应力场-渗流场耦合作用下承压水体上采煤底板滞后突水的机制,并对突水路径形成的时空规律进行了分析探讨,为研究深部开采构造突水提供了新的方法和认识。

关键词: 深部开采, 隐伏构造, 活化突水, 试验研究

Abstract: Deep mining water inrush has the characteristics of sudden, hysteretic nature and strong induced disaster, and studying the water inrush channel genesis, evolution and disaster causing mechanism become the key to the control of deep mine water inrush. A lot of water prevention practice and control theory confirm that the fault water inrush channel generally occurs in the structure and strata contact surfaces, based on which concealed structure block body water inrush criterion model is established, besides, the theoretical criterion of water inrush is obtained by using shear failure theory. By means of the deep confined water, the activation and the evolution of the water conduction channel in the bottom of the pressure water are simulated. A similar solid-fluid coupling material is developed, and the feasibility analysis of the material is selected to simulate the fault failure. Experiment shows the whole process of floor crack formation, concealed fault propagation, water inrush channel of concealed fault floor directly under the action of mining stress disturbance and high pressure water. Mechanism of lagging water inrush from coal floor in confined water body under stress field and seepage field coupling is revealed, and the formation of water inrush path of the spatial variation is analyzed and discussed through the interpretation of the monitoring data and the phenomenon, which provides new methods and knowledge for the study of deep mining water inrush structure.

Key words: deep mining, concealed structure, activation of water inrush, experimental study

中图分类号: 

  • TU 443
[1] 张峰瑞, 姜谙男, 杨秀荣, 申发义. 冻融循环下花岗岩剪切蠕变试验与模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 509-519.
[2] 赵晓彦, 万宇豪, 张肖兵. 汶马高速公路千枚岩堆积体岩块定向性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 175-184.
[3] 李志成, 冯先导, 沈立龙, . 沉管隧道含垄沟卵石垫层变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 189-194.
[4] 周 辉, 郑 俊, 胡大伟, 张传庆, 卢景景, 高 阳, 张旺, . 碳酸性水环境下隧洞衬砌结构劣化机制研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2469-2477.
[5] 刘维宁, 姜博龙, 马蒙, 高健, . 周期性排桩设计频段隔振原理性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4138-4148.
[6] 张峰瑞, 姜谙男, 江宗斌, 张广涛. 化学腐蚀-冻融综合作用下岩石损伤蠕变 特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3879-3888.
[7] 刘 钟, 张楚福, 张 义, 吕美东, 许国平, 陈天雄, . 囊式扩体锚杆在宁波地区的现场试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 295-301.
[8] 马 凯,尹立明,陈军涛,陈 明,王自起,崔博强,. 深部开采底板隔水关键层受局部高承压水作用破坏理论分析[J]. , 2018, 39(9): 3213-3222.
[9] 尹君凡,雷 勇,陈秋南,刘一新,邓加政,. 偏心荷载下溶洞顶板冲切破坏上限分析[J]. , 2018, 39(8): 2837-2843.
[10] 杨和平,唐咸远,王兴正,肖 杰,倪 啸,. 有荷干湿循环条件下不同膨胀土抗剪强度基本特性[J]. , 2018, 39(7): 2311-2317.
[11] 李春元,张 勇,彭 帅,高守阳,马亚仲,. 深部开采底板岩体卸荷损伤的强扰动危险性分析[J]. , 2018, 39(11): 3957-3968.
[12] 刘泉声, 雷广峰, 彭星新, 魏 莱, 刘建平, 潘玉丛,. 锚杆锚固对节理岩体剪切性能影响试验研究及机制分析[J]. , 2017, 38(S1): 27-35.
[13] 许年春,吴同情,冯桥木,汪 魁,邵伟峰,. 土变形模量的柔性承载板测试研究[J]. , 2017, 38(S1): 496-700.
[14] 曹 洪 ,肖莹萍 , . 渗透变形过程中临空面表层土体渗透特性变化试验研究[J]. , 2017, 38(9): 2465-2472.
[15] 雷 勇,尹君凡,陈秋南,杨 威,. 基于极限分析法的溶洞顶板极限承载力研究[J]. , 2017, 38(7): 1926-1932.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[5] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[6] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[7] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[8] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[9] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .
[10] 金解放 ,李夕兵 ,殷志强 ,邹 洋. 循环冲击下波阻抗定义岩石损伤变量的研究[J]. , 2011, 32(5): 1385 -1393 .