煤矿区突(涌)水系统分析模拟及应用

摘要

按照系统论、控制论、信息论的思想方法,将开滦范各庄煤矿防治水实践活动所获得的各种信息,采用多源信息采集及关联信息提取处理的二次开发技术,总结出突水系统原岩应力、应变特征及含水介质富水性规律;在此基础上,一方面,围绕揭示突水系统白组织演化过程规律,运用力学分析和数值模拟方法,提取、突出和升华揭示突水机理、概化突水模式的有用信息,提出了柱式通道剪、拉、压复合以剪为主的岩层破坏力学机制,并建立了厚壁筒模型及突水理论判据,可以有效预测突水部位及突水与否,指导防治工作;另一方面,为准确模拟预测矿井涌水量,采用广义三重介质渗流模型对范各庄矿井地下水系统进行了模拟预测。总体实现了岩体结构、地下水、地下工程在突(涌)水系统中的交叉和统一。 采动影响下巷道及采面的FLAC^(3D)数值模拟显示,柱式构造的存在使底板的应力、应变分布极不均匀,在采空区煤壁边缘线内外,底板岩层受升、降错动产生的剪应力、上凸弯曲产生的拉应力和压应力的三重作用,当三重复合力学作用超过岩体强度极限时岩体失稳破坏。 通过北方煤矿区岩溶陷落柱这种特殊构造形式的深入研究,认为适当的岩溶及地质构造是岩溶陷落柱形成的基本要素。 按岩体结构控制论的观点,将煤矿突水划分为陷落柱、断层(或破碎带)。