底板岩层破坏失稳时间效应及破坏过程模拟研究

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随着矿井开采深度的不断增加,矿井灾害发生的也越频繁。对矿井灾害的发生机理、预测预报等进行分析研究是预防矿井灾害的关键。而在承压水体上开采时,煤矿底板破坏失稳也是一个受到多种因素影响的十分复杂的问题。它不仅受到地质条件如围岩性质、岩层组合、断层等影响,还受到还受到煤矿开采方法及地应力等的影响和控制,并还有水文地质条件,如隔水层,含水层,水压力和其他因素,其实质是煤层底板承压水突破底板隔水层的过程,以突然、缓慢或滞后发生突水的三种突水形式通过隔水层涌人工作面采空区的过程。  本文通过分析煤层底板突水的影响因素的基础上,利用理论分析、实验对比验证、FLAC3D数值模拟的研究方法,研究了承压水体上开采底板突水时间效应,对于实现煤矿安全生产,防治煤层底板突水具有十分重要的理论意义与现实意义。  本文主要开展了如下几个方面的工作:  1.分析底板突水主要影响因素,以及底板突水时空分布规律;  2.从岩体流变特性出发,总结了岩石非线性蠕变机理及描述岩石流变的一些常用的流变模型、本构关系以及蠕变方程,结合底板破裂突水,进而讨论了突水时效类型,初步探讨了差异流动变形与突水类型之间的关系。  3.总结了孔隙压力对岩体力学性质的影响,以及一些常用的流变模型、本构方程,并建立了合适的蠕变模型,对孔隙压力对蠕变影响进行分析研究,同时得到了相同应力水平不同孔隙压力下的蠕变状态的变化情况。  4.利用FLAC3D软件对煤层底板岩层应力分布规律和底板蠕变特征进行了模拟,分析了煤层底板突水的机理及底板岩层的突水破坏规律。  
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