松散含水层水-岩耦合与薄基岩采场覆岩破断联动机制研究

基本信息
批准号:51604007
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张华磊
学科分类:
依托单位:安徽理工大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:涂敏,付宝杰,张向阳,孙丰英,赵鲲鹏,任启寒
关键词:
松散含水层载荷传递岩耦合关键层
结项摘要

The accidents of support crushing and water-inrush occure frequently when the coal seam mining under unconsolidated confined aquifer with thin bedrock. Although there are many pioneering research on this kind of problem in China at present, it is not entirely clear that the study of unconsolidated confined aquifer water and rock-soil coupling and its influence on the overlying strata breaking mechanism, and the problem of safe mining is becoming increasingly prominent. Therefore, the project intends to use the experiment, theoretical analysis and other methods to study the seepage characteristics of unconsolidated confined aquifer under the influence of abutment stress, aggregate size, sand and gravel ratio and other factors, and according to the experiment results, the fluid-solid coupling equation is established, on the basis of this, the relevant calculation program is compiled and the numeric calculation model is built, moreover, the similar material physical model under the action of water and rock-soil coupling is designed to simulate and analyze the mechanism of unconsolidated confined aquifer water and rock-soil coupling and overlying rock breakage law under the load transfer. The project intends to reveal seepage characteristics of unconsolidated confined aquifer under different occurrence characteristics, overlying strata fracture development and breakage law under different key strata combination under the load transfer of the unconsolidated confined aquifer. The research results can provide basic theory and technical support for the prediction of support crushing and water-inrush area and thin bedrock coal seam safety mining evaluation.

厚松散含水层薄基岩煤层开采时易发生突水压架致灾事故,虽然目前国内外学者对此类问题进行了许多开拓性的研究,但针对厚松散含水层水-岩耦合及其影响下的覆岩破断机理研究尚不完全清楚,安全开采问题日益突出。为此,项目拟采用砂砾石渗流正交实验,研究采动应力、骨架粒径、砂砾石配比等因素影响下的松散含水层渗流特性,根据试验结果建立松散含水层的流-固耦合方程并编制相关的计算程序,建立数值计算模型,同时设计水-岩耦合作用下的相似材料物理模型,模拟分析松散含水层水-岩耦合机理及其载荷传递作用下的覆岩破断规律。项目拟揭示不同赋存特征(松散层骨架粒径大小不同)条件下的松散含水层渗透特性,以及松散含水层载荷传递作用下不同关键层组合(覆岩中含有单一关键层、至少含有两层关键层)结构的薄基岩采场覆岩裂隙发育及破断规律。研究成果可以为突水压架危险区域预测和薄基岩煤层安全开采评价提供基础理论和技术支持。

项目摘要

厚松散含水层薄基岩煤层开采时易发生突水压架致灾事故,针对厚松散含水层水-岩耦合及其影响下的覆岩破断机理研究尚不完全清楚,安全开采问题日益突出。为此,项目进行了砂砾石渗流正交实验,研究采动应力、骨架粒径、砂砾石配比等因素影响下的松散含水层渗流特性,根据试验结果建立松散含水层的流-固耦合方程并编制相关的计算程序,建立了数值计算模型,同时设计了水-岩耦合作用下的相似材料物理模型,采用光纤光栅测试技术模拟分析了松散含水层水-岩耦合机理及其载荷传递作用下的覆岩破断规律,并针对松散含水层载荷传递作用下顶板破碎机制进行了研究,并提出了可行的控制措施。课题得出的松散含水层载荷传递与顶板破断规律,为突水压架危险区域预测和薄基岩煤层安全开采评价提供了基础理论和技术支持。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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