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采动诱发的含原生裂隙覆岩运移及涌(淋)水时空特征分析

2023-08-16


本论文创新点



陕西彬长矿区等上覆巨厚、高承压、中-强富水性洛河组含水层,覆岩原生裂隙发育等原位地质条件,导致工作面回采过程中顶板发生大面积涌(淋)水、工作面侧超前出水等现象。基于此,本文结合固-流耦合相似材料试验手段,构建地层开挖模型分析了原生裂隙影响下覆岩运移破断发育“Z”形离层空间的全过程演化特征,揭示了原生裂隙、采动裂隙及离层空间等构造互馈-贯通形成导水通道网络机理。同时,探究了原生裂隙对采场出水形态的诱导效应,得出了工作面推进过程中采场的多元态出水规律,以期为具备类似地质条件的煤矿开展防治水作业提供借鉴和参考。

题 目



采动诱发的含原生裂隙覆岩运移及涌(淋)水时空特征分析

作 者



李杨杨1,2,3,朱慧聪1,张士川1,黄书翔2,李铭松1,张浩争1,王一同1

单 位




1.山东科技大学 能源与矿业工程学院

2.山东能源集团 西北矿业有限公司

3.中国矿业大学(北京) 国家煤矿水害防治工程技术研究中心


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摘   要



陕西彬长矿区上覆巨厚、高承压、中−强富水性的洛河组含水层,且覆岩内裂隙发育,使导水通道更易沟通洛河组含水层和采场,导致采场内涌水量及面积增大。为对采动影响下原生裂隙沟通巨厚洛河组含水层及采动裂隙形成导水通道网络诱发涌水形态特征进行研究,基于覆岩涌水溃砂相似模拟物理实验系统开展固−流耦合相似材料模拟试验。研究结果表明:当工作面推进至140m时,离层下位岩层受原生裂隙影响发生超前破断,破断点左侧残缺离层空间和右侧悬臂梁支撑形成的三角形空间贯通形成“Z”形离层空间;工作面推进至160m时,覆岩中发育2个“Z”形离层空间,且均与原生裂隙、采动裂隙互相贯通形成导水通道网络;采场涌(淋)水形态发生“滴水−滴流−流水−多元态”的转变,整体涌(淋)水量呈现先增大后减小的趋势;采场顶板覆岩水压与工作面推进距离呈现先减小后增大的分段式演化特征,最小值区间及分段拐点出现位置均随监测点与开切眼距离的增大而延后,采空区中心区域附近最终水压值大于2个边界监测点。分析结果表明:原生裂隙的存在促进了导水裂隙通道网络的发育,进而加快了水运移进程,诱导采场涌(淋)水现象的形成和发展。研究结果阐明了原生裂隙对覆岩运移破断发育导水通道网络展布特征及采场涌(淋)水形态演化规律的影响方式,解释了巨厚、高承压含水层水向采场涌突的导通机制。









作者简介





    
李杨杨

教授

硕士生导师

李杨杨,博士,教授,硕士生导师,现任山东科技大学能源与矿业工程学院资源工程系主任。山东岩石力学与工程学会理事会理事,中关村绿色矿山产业联盟青年技术委员会委员。指导研究生获国家奖学金、本科生获挑战杯山东省大学生创业计划竞赛银奖,被评为山东科技大学“我心目中的好老师”、山东科技大学学生科技创新优秀指导教师。




研究方向



煤矿特殊开采、冲击地压及矿井水防治等
主要成果



长期从事煤矿冲击地压等煤岩动力灾害及矿井水害等方面的理论及防控技术研究,主持承担国家自然科学基金项目、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金等6项,完成企业委托课题20余项。获山东省科技进步奖二等奖、教育部科技进步奖二等奖等奖励6项。担任《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》《煤炭学报》《煤炭科学技术》等学术期刊审稿人。发表学术论文40余篇,其中SCI、EI检索30篇;授权发明专利26项;出版专著2部。



引用格式




李杨杨,朱慧聪,张士川,等. 采动诱发的含原生裂隙覆岩运移及涌(淋)水时空特征分析[J]. 煤炭科学技术, 2023,51(7):129−139.

LI Yangyang,ZHU Huicong,ZHANG Shichuan,et al. Study on overlying strata containing primary fractures migration and spatial-temporal characteristics of water gushing (leaching) caused by mining field disturbance[J]. Coal Science and Technology,2023,51(7):129−139.



END

责任编辑:宫在芹

整       理:冯春晖

审       核常   琛


  责任编辑:宫在芹
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