礦井采動覆巖涌水潰砂致災(zāi)機(jī)理及防治

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究意義 1
1.2 采動覆巖變形破壞及裂隙發(fā)育特征 3
1.2.1 采動覆巖變形破壞特征 3
1.2.2 采動覆巖裂隙發(fā)育特征 5
1.3 采動覆巖涌水潰砂機(jī)理及安全開采 6
1.3.1 采動覆巖涌水潰砂機(jī)理 6
1.3.2 受涌水潰砂威脅煤炭的安全開采 7
第2章 覆巖涌水潰砂災(zāi)害的發(fā)生條件及力學(xué)機(jī)制 9
2.1 涌水潰砂災(zāi)害的發(fā)生條件 9
2.1.1 涌水潰砂災(zāi)害的物源 10
2.1.2 涌水潰砂災(zāi)害的動力源 11
2.1.3 涌水潰砂災(zāi)害的通道 14
2.1.4 涌水潰砂災(zāi)害的容納空間 17
2.2 采場覆巖垮裂力學(xué)模型 17
2.3 涌水潰砂發(fā)生條件分析 20
2.3.1 潰砂發(fā)生條件分析 20
2.3.2 涌水潰砂發(fā)生判據(jù) 22
第3章 破碎巖石承壓變形時(shí)間相關(guān)性試驗(yàn)研究 25
3.1 不同含水狀態(tài)砂巖力學(xué)特性試驗(yàn)研究 26
3.1.1 試驗(yàn)設(shè)備和試件制備 26
3.1.2 砂巖吸水特征分析 28
3.1.3 不同含水狀態(tài)砂巖巴西劈裂試驗(yàn)分析 30
3.1.4 不同含水狀態(tài)砂巖單軸壓縮試驗(yàn)分析 32
3.2 破碎巖石承壓變形試驗(yàn)設(shè)計(jì) 35
3.2.1 試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方案 35
3.2.2 破碎砂巖粒徑級配設(shè)計(jì) 36
3.2.3 破碎巖石承壓變形應(yīng)力分布特征 38
3.3 破碎巖石承壓變形試驗(yàn)研究 41
3.3.1 自然狀態(tài)破碎巖石承壓變形試驗(yàn)研究 41
3.3.2 飽水狀態(tài)破碎巖石承壓變形試驗(yàn)研究 46
3.3.3 水對破碎巖石承壓變形特性影響分析 51
3.3.4 破碎巖石變形機(jī)制 54
第4章 水砂突涌試驗(yàn)系統(tǒng)研制及試驗(yàn)研究 57
4.1 水砂突涌試驗(yàn)系統(tǒng)研制 57
4.1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)研制背景 57
4.1.2 試驗(yàn)系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu) 57
4.1.3 試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)艙 58
4.1.4 試驗(yàn)系統(tǒng)承壓水艙 59
4.1.5 試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)艙底座 60
4.1.6 試驗(yàn)系統(tǒng)儲能罐 61
4.1.7 試驗(yàn)控制系統(tǒng) 62
4.2 水砂突涌試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 63
4.2.1 試驗(yàn)步驟 63
4.2.2 試驗(yàn)材料參數(shù)測定 64
4.3 水砂突涌試驗(yàn)分析 65
4.3.1 5mm孔徑水砂通道 65
4.3.2 6mm孔徑水砂通道 70
4.3.3 7mm孔徑水砂通道 74
4.3.4 8mm孔徑水砂通道 78
第5章 采動覆巖涌水潰砂災(zāi)害模擬試驗(yàn)系統(tǒng)研制及試驗(yàn)研究 80
5.1 采動覆巖涌水潰砂災(zāi)害模擬試驗(yàn)系統(tǒng)研制 80
5.1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)研制背景 80
5.1.2 試驗(yàn)系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu) 80
5.1.3 試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)艙 81
5.1.4 試驗(yàn)系統(tǒng)承壓水艙 82
5.1.5 試驗(yàn)系統(tǒng)模擬采煤裝置 84
5.1.6 試驗(yàn)系統(tǒng)多元數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 85
5.2 低強(qiáng)度非親水相似材料配比試驗(yàn)研究 86
5.2.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 86
5.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析 90
5.3 采動覆巖垮裂空間展布形態(tài)探測方法 96
5.4 采動覆巖涌水潰砂災(zāi)害模擬試驗(yàn)研究 97
5.4.1 模擬試驗(yàn)的理論基礎(chǔ) 97
5.4.2 工程背景 100
5.4.3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱?105
5.4.4 涌水潰砂過程模擬及結(jié)果分析 107
5.4.5 涌水潰砂機(jī)理分析 112
第6章 采動覆巖涌水潰砂災(zāi)害防治技術(shù) 114
6.1 采動覆巖破壞探測方法及技術(shù) 114
6.1.1 基于漏失量監(jiān)測的采動覆巖導(dǎo)水裂隙分布探測 114
6.1.2 基于應(yīng)力監(jiān)測的采動覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度探測 118
6.2 留設(shè)防水(砂)安全煤(巖)柱防治涌水潰砂災(zāi)害 122
6.2.1 防水安全煤(巖)柱留設(shè) 122
6.2.2 防砂安全煤(巖)柱留設(shè) 123
6.3 條帶法開采防治涌水潰砂災(zāi)害 124
6.3.1 條帶法開采導(dǎo)水裂隙發(fā)育特征數(shù)值模擬 124
6.3.2 條帶法開采導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育特征相似材料模擬 127
6.4 充填法開采防治涌水潰砂災(zāi)害 129
6.4.1 充填膏體力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究 130
6.4.2 膏體相似材料正交配比試驗(yàn)研究 149
6.4.3 充填法開采導(dǎo)水裂隙發(fā)育特征數(shù)值模擬 160
6.4.4 充填法開采頂板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 163
6.5 疏水降壓防治涌水潰砂災(zāi)害 167
6.5.1 疏水降壓技術(shù)條件 167
6.5.2 疏水降壓方式 168
6.5.3 疏水降壓工程 168
6.6 注漿防治涌水潰砂災(zāi)害 169
6.6.1 注漿位置 169
6.6.2 松散含水砂層注漿漿液擴(kuò)散形式 170
6.6.3 注漿系統(tǒng) 171
6.6.4 注漿孔施工工藝 173
6.6.5 注漿參數(shù)的確定 174
參考文獻(xiàn) 175