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题名多煤层开采地下水运移试验平台研发及应用
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作者
吴宝杨
许多
王伟
刘小庆
张耀斌
王子骋
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机构
煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室
国能神东煤炭集团有限责任公司
北京低碳清洁能源研究院
山东大学隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室
山东大学齐鲁交通学院
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出处
《中国矿业》
北大核心
2025年第3期253-265,共13页
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基金
新疆维吾尔自治区重点研发计划项目资助(编号:2022B0328)
国家能源集团科技项目资助(编号:GJNY-21-26)。
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文摘
为进一步完善煤矿地下工程领域模型试验研究手段,明确矿区煤炭开采地下水的运移规律,研发了一套多煤层开采地下水运移综合智能试验平台。平台由主体反力单元、伺服加载单元、回采模拟单元、水体运移单元、信息采集单元等五个关键单元组成。通过组合式反力装置,可开展2.1m×1.8m×3.0m(长×高×宽)以内不同尺寸模型体的地质力学模型试验;采用七个伺服电缸实现了分区域主动稳定加载,能够还原地下工程围岩真实应力场分布特征,扩大了有效加载区域;创新性地设计了煤层回采模拟装置以适用于不同厚度、不同进刀长度、不同回采速度的煤层回采模拟;采用荧光示踪剂和大功率紫外线光源显示水体沿裂隙的渗流、运移及存储情况;采用了伺服液压控制系统、高精度土压力盒、分布式光纤等数据实时采集传输系统,实现了数据实时采集,提高了数据采集准确度。以神东矿区上湾煤矿的采掘地质条件为基本背景,进行了现场试验。结果表明:煤层开采过程中,模型巷道围岩变形规律与现场实测基本吻合,围岩变形主要特征基本一致;下层煤柱的距离越大,水平承载力更大,但是破坏过程更剧烈,造成顶底板更大范围破坏,下层煤柱水平承载力极限为0.32MPa,裂隙贯通临界位移为2.5mm;竖向裂隙是贯通煤矿地下水库与上覆含水层的主要通道,也是水源补给的主要路径;顶板岩层横向裂隙成为储水空间,且采空区是主要的储水空间。通过试验验证了系统的可行性与可靠性,较好体现采动条件下模型岩层的裂隙发育、应力变化及地下水运移特征,具有一定工程应用价值,为地下水库建设与长期安全运行提供了科学研究手段。
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关键词
煤层开采
地下水库
模型试验
水体运移
试验系统研发
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Keywords
coal seam mining
underground reservoir
model test
water transport
test system development
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分类号
TD12
[矿业工程—矿山地质测量]
P641.461
[天文地球—地质矿产勘探]
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