巨厚含水层大流量疏降应力扰动及诱冲机理

作者

贺虎董近兴乔伟程香港刘强张军窦林名张惟昭
单位

中国矿业大学资源与地球科学学院山东能源集团西北矿业有限公司中国矿业大学矿业工程学院
摘要

以黄陇煤田彬长矿区高家堡煤矿为工程背景，建立了含水层大流量疏降覆岩应力扰动力学模型，得到了水位下降与下部煤岩体应力增量之间的关系，给出了疏水应力扰动计算方法。建立了高家堡煤矿采区三维数值模型，研究了疏水降压过程中区域应力演化规律。结果表明：疏水过程中，降落漏斗边缘出现应力集中，且距离漏斗边缘越近，应力集中越明显；单位体积的岩体水头下降1 m,洛河组底界弹性释水应力约为0.01 MPa;大流量疏降水状态下，大巷区域由于弹性释水引起的垂向应力增量可达2.7 MPa。现场监测揭示了高能量震动事件发生前，观测孔水位突然下降，验证了大流量疏降对于冲击地压发生具有显著的促进作用。研究结果对于揭示巨厚含水层条件冲击地压发生机制提供了新思路，可为类似条件下煤层开采冲击地压危险预测与防控提供借鉴作用。
关键词

冲击地压巨厚含水层应力扰动诱冲机理
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划项目(2022YFC3004605)；国家自然科学基金项目(42472334,51974302)；山东能源科技计划重大项目(SNKJ2022A15)；
文章目录

1 工程概况
2 巨厚含水层大流量疏水应力扰动模型
2.1 力学模型
2.2 疏降水岩体应力扰动分析
1) 水流疏降动水压应力分析
2) 岩体弹性释水应力分析
3) 水流降深条件下洛河组底界岩体应力增量分析
3 水流降深条件下洛河组底界岩体应力增量计算
3.1 水流疏降岩体弹性释水岩体应力增量计算
3.2 水流疏降动水应力增量计算
4 洛河组含水层疏降应力扰动数值模拟分析
4.1 含水层水流疏降应力演化分析
4.2 基于模拟的疏降水条件下岩体应力增量计算
5 承压水大流量疏降诱冲机制与防控
6 结论
引用格式

[1]贺虎,董近兴,乔伟,等.巨厚含水层大流量疏降应力扰动及诱冲机理[J].采矿与安全工程学报,2025,42(01):108-116.
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