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深部高承压“Y”型分支断层底板突水机理模拟试验研究
被引量：
1
1
作者
李昂
张文忠
+3 位作者
周永根
王伟东
田胜祺
杨宇轩
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第7期223-233,共11页
普遍分布于淮南矿区的“Y”型分支断层由于其特殊的构造特征,较常规断层更容易发生活化突水,为揭示深部开采高承压水“Y”型分支断层底板突水机理,提出安全开采关键性技术参数,以刘庄煤矿8号煤工作面底板为研究对象,研发了一种新型原岩...
普遍分布于淮南矿区的“Y”型分支断层由于其特殊的构造特征,较常规断层更容易发生活化突水,为揭示深部开采高承压水“Y”型分支断层底板突水机理,提出安全开采关键性技术参数,以刘庄煤矿8号煤工作面底板为研究对象,研发了一种新型原岩相似材料及与之匹配度较高的承压水模拟系统,依托自制的相似试验平台,采用数字图像相关法、水压传感器、水流量监测系统及红外热成像等多种定量及定性监测手段,对开采扰动与承压水导升协同作用下底板突水机理进行模拟研究。结果表明:可循环使用的新型棒体、块体材料与硅胶水囊承压水系统契合良好,能够科学可靠地模拟现场情况;工作面推进63 cm是“Y”型分支断层进入活化阶段的临界点,此后承压水沿主断层向分支断层内导升,水压逐渐增大;当工作面推进至71 cm,底板分支断层完全活化,工作面发生突水,主断层水压降低、水流量增大;采动应力对底板裂隙发育具有显著的影响,分支裂隙呈现出沿垂直方向扩展发育的规律,工作面推过79 cm,底板裂隙逐渐闭合,突水情况得到缓解。结合模拟结果及现场实际情况,探讨了3种“Y”型分支断层底板突水应对治理措施和预案,为类似断层底板防治水研究提供一定的参考。
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关键词
“y”型分支断层
底板突水机理
相似模拟试验
数字图像相关法
红外热成像
在线阅读
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职称材料
煤矿“Y”型断层分支底板断裂力学判据及模拟研究
2
作者
李昂
孙靖昕
+5 位作者
张文忠
张壮
杨宇轩
王伟东
吕伟
范六一
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期92-105,共14页
【目的】断层分支作为主断层的一部分普遍存在,不易引起人们重视,但断层分支是引起突水的主要因素之一。【方法】以安徽刘庄煤矿为工程地质背景,在考虑Mohr-Coulomb准则岩体压剪断裂判据基础上,建立断层分支渗流与应力双重影响下的断裂...
【目的】断层分支作为主断层的一部分普遍存在,不易引起人们重视,但断层分支是引起突水的主要因素之一。【方法】以安徽刘庄煤矿为工程地质背景,在考虑Mohr-Coulomb准则岩体压剪断裂判据基础上,建立断层分支渗流与应力双重影响下的断裂力学灾变模型,分析得出断层分支发生劈裂破坏时的临界水压及断层分支到底板破碎区最小安全距离,研究断层倾角、最小主应力、主断层长度和渗透水压对临界水压及最小安全距离的影响规律和主控影响因素,并模拟分析断层分支在采动影响下塑性区及渗流场的演化特征,开展现场压水试验的验证工作。【结果和结论】结果表明:(1)断层分支倾角越大越易发生突水;最小主应力越大,断层分支裂隙越不容易发生扩展;(2)当主断层倾角为60°且断层分支与主断层夹角为60°时,模拟分析结果显示在工作面推进至断层分支正上方位置时,断层导升通道整体活化贯通;当工作面推过断层分支正上方10 m后,断层分支尖端裂隙与工作面底板破坏带贯通并引起底板突水;(3)通过现场压水试验验证了理论计算的正确性,证实断层分支会造成底板裂隙提前与断层相互贯通,引起工作面出水。研究结果可为煤矿采场底板含此类断层分支时的防水煤柱留设提供一定参考。
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关键词
底板突水
“y
”型
断层
分支
断裂力学模
型
断层
突水
数值模拟
现场试验
在线阅读
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职称材料
题名
深部高承压“Y”型分支断层底板突水机理模拟试验研究
被引量：
1
1
作者
李昂
张文忠
周永根
王伟东
田胜祺
杨宇轩
机构
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室
西安科技大学建筑与土木工程学院
中煤科工西安研究院(集团)有限公司
神华新街能源有限责任公司
陕西建工第三建设集团有限公司
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第7期223-233,共11页
基金
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室开放基金资助项目(2020SKZD02)
陕西省自然科学基础研究计划重点资助项目(2020JZ-52)
国家自然科学基金资助项目(51874229)。
文摘
普遍分布于淮南矿区的“Y”型分支断层由于其特殊的构造特征,较常规断层更容易发生活化突水,为揭示深部开采高承压水“Y”型分支断层底板突水机理,提出安全开采关键性技术参数,以刘庄煤矿8号煤工作面底板为研究对象,研发了一种新型原岩相似材料及与之匹配度较高的承压水模拟系统,依托自制的相似试验平台,采用数字图像相关法、水压传感器、水流量监测系统及红外热成像等多种定量及定性监测手段,对开采扰动与承压水导升协同作用下底板突水机理进行模拟研究。结果表明:可循环使用的新型棒体、块体材料与硅胶水囊承压水系统契合良好,能够科学可靠地模拟现场情况;工作面推进63 cm是“Y”型分支断层进入活化阶段的临界点,此后承压水沿主断层向分支断层内导升,水压逐渐增大;当工作面推进至71 cm,底板分支断层完全活化,工作面发生突水,主断层水压降低、水流量增大;采动应力对底板裂隙发育具有显著的影响,分支裂隙呈现出沿垂直方向扩展发育的规律,工作面推过79 cm,底板裂隙逐渐闭合,突水情况得到缓解。结合模拟结果及现场实际情况,探讨了3种“Y”型分支断层底板突水应对治理措施和预案,为类似断层底板防治水研究提供一定的参考。
关键词
“y”型分支断层
底板突水机理
相似模拟试验
数字图像相关法
红外热成像
Keywords
“y
”t
y
pe branch fault
floor water inrush mechanism
similar simulation test
digital image correlation method
infrared thermal imaging
分类号
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
煤矿“Y”型断层分支底板断裂力学判据及模拟研究
2
作者
李昂
孙靖昕
张文忠
张壮
杨宇轩
王伟东
吕伟
范六一
机构
西安科技大学建筑与土木工程学院
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室
中煤科工西安研究院(集团)有限公司
陕西建工第三建设集团有限公司
出处
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期92-105,共14页
基金
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室开放基金项目(2020SKZD02)
陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2020JZ-52)
国家自然科学基金面上项目(51874229)。
文摘
【目的】断层分支作为主断层的一部分普遍存在,不易引起人们重视,但断层分支是引起突水的主要因素之一。【方法】以安徽刘庄煤矿为工程地质背景,在考虑Mohr-Coulomb准则岩体压剪断裂判据基础上,建立断层分支渗流与应力双重影响下的断裂力学灾变模型,分析得出断层分支发生劈裂破坏时的临界水压及断层分支到底板破碎区最小安全距离,研究断层倾角、最小主应力、主断层长度和渗透水压对临界水压及最小安全距离的影响规律和主控影响因素,并模拟分析断层分支在采动影响下塑性区及渗流场的演化特征,开展现场压水试验的验证工作。【结果和结论】结果表明:(1)断层分支倾角越大越易发生突水;最小主应力越大,断层分支裂隙越不容易发生扩展;(2)当主断层倾角为60°且断层分支与主断层夹角为60°时,模拟分析结果显示在工作面推进至断层分支正上方位置时,断层导升通道整体活化贯通;当工作面推过断层分支正上方10 m后,断层分支尖端裂隙与工作面底板破坏带贯通并引起底板突水;(3)通过现场压水试验验证了理论计算的正确性,证实断层分支会造成底板裂隙提前与断层相互贯通,引起工作面出水。研究结果可为煤矿采场底板含此类断层分支时的防水煤柱留设提供一定参考。
关键词
底板突水
“y
”型
断层
分支
断裂力学模
型
断层
突水
数值模拟
现场试验
Keywords
water inrush from floor
y
-shaped fault branch
fracture mechanical model
fault-induced water inrush
numerical simulation
in-situ test
分类号
TD745 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
深部高承压“Y”型分支断层底板突水机理模拟试验研究
李昂
张文忠
周永根
王伟东
田胜祺
杨宇轩
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
煤矿“Y”型断层分支底板断裂力学判据及模拟研究
李昂
孙靖昕
张文忠
张壮
杨宇轩
王伟东
吕伟
范六一
《煤田地质与勘探》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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