深部开采底板岩层损伤破裂演化过程及破坏规律

摘要

本文采用理论分析、数值模拟和现场实测等技术手段对底板岩层损伤破裂演化过程及破坏规律进行研究。首先，通过对底板岩体的原岩应力状态、支承压力分布以及采动底板岩体受力状态的分析，得出煤层开采后底板岩体原始平衡被打破，工作面周围岩体应力集中。随着工作面的推进，底板重复出现增压（压缩区）→卸压（膨胀区）→恢复（实压区），底板岩层损伤破坏。在此基础上，应用RFPA软件对采场底板的应力状态进行数值模拟，将采场底板划分为完整型和损伤型，后对其最大主应力、剪应力以及弹性模量变化进行分析，得出一些底板损伤破裂规律。其次，对底板岩层损伤破裂机理进行研究，研究认为底板岩体中存在着大量的原生缺陷，正常开采底板岩层的变形破坏是一个细观层次上的力学问题，是原生缺陷扩展演化的结果，主要包括裂隙的扩展和裂隙间的贯通。再次，在王楼煤矿11301工作面实际工况的基础上，运用FLAC3D数值模拟软件对11301工作面推进200m的过程中应力分布和塑性区分布的变化进行模拟，得出深部开采底板岩层损伤破坏的一些规律。最后，利用钻孔双端封堵测漏法，对王楼煤矿11301工作面底板岩层损伤破裂深度进行现场实测，实测底板损伤破裂深度为12.9m。结合前面的理论分析和数值模拟，获得深部开采底板岩层损伤破坏的一般规律。
　　本文的研究为探讨和防治底板灾害（底鼓、底板突水等）奠定了一定的理论基础，为矿井安全开采提供了科学的研究方法和参考依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

2 底板岩层应力状态分析

2．1 底板岩体应力特征

2．2 采场应力变化数值模拟

2．3 本章小结

3 底板岩层损伤破裂机理研究

3．1 底板岩层的损伤破裂描述

3．2 底板岩层裂隙扩展研究

3．3 底板岩层损伤破裂影响因素研究

3．4 本章小结

4 深部开采底板岩层损伤破裂数值模拟研究

4．1 模拟方法及模型的建立

4．2 模拟过程及结果分析

4．3 本章小结

5 深部开采底板岩层损伤破裂实测

5．1 工程背景

5．2 底板采动破坏深度探测

5．3 观测结果分析

5．4 11301工作面底板岩层破坏规律分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果