煤层底板隐伏充水断层扩展的模拟实验研究

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1、工程硕士专业学位论文煤层底板隐伏充水断层扩展的模拟实验研究Studyonexpansionofconcealedwaterfillingfaultincoalfloorbysimulationexperiments作者：黄浩校内导师：王经明教授校外导师：刘其声研究员华北科技学院2015年6月中图分类号X9学校代码11104UDC密级公开华北科技学院工程硕士专业学位论文煤层底板隐伏充水断层扩展的模拟实验研究Studyonexpansionofconcealedwaterfillingfaultincoalfloorbysimulationexperiments作者黄浩校内导师

2、王经明校外导师刘其声申请学位工程硕士专业学位培养单位研究生处学科专业安全工程研究方向煤矿水灾安全技术答辩委员会主席靳德武评阅人靳德武、李小明二○一五年六月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。校内导师签字：校外导师签字：年月日致谢暑往寒来，逝者如斯。此刻，三年时间较以往更加短暂。回忆如同迁徙的雁不知疲倦地在脑海翱翔，纵有万般不舍，我们即将毕业了。回想三年学习生活之路

3、：认识了一些有知识的学者、工人，接触到诸多新奇的事物，品尝了许多或苦或甜的历程。这些经历丰富了我的人生，对此我万分感激。首先，感谢我的导师王经明教授，他学识渊博，慎学笃行，是我学习路上的目标和标杆；他为人高风亮节，坦率质朴，是我人生路上的指导和标尺；他亦师如亲，授渔倾囊，是我成长路上的指引和灯塔。王老师在学习和生活上给予我莫大的帮助。从入学时课题选择，工作规划，到生活关怀，出差实践安排，再到平时督促批评，最后到论文指导。三年时间，王老师给予的我太多，此生能成为他的学生是我莫大的荣幸。感谢校外导师刘其声研究员，刘老师为人睿智不失风趣，和蔼不失严谨。在我论文选题把关给予诸多指点

4、，并且在毕业实践中提供了很多帮助和指导，为工作积累了经验。感谢刘德民老师，刘老师术业精深，真诚无私。在论文数值模拟方面。我多次向其求教讨论，刘老师诲人不倦，悉心指导。能够顺利完成模拟部分，离不开他的帮助和指导。感谢地质教研室尹尚先教授、杨武洋教授、林标灿教授、李永军教授、李小明教授、连会青教授等老师，回想七年前，是你们指引我接触地质这一行业，是你们儒雅、智慧的人格魅力和认真无私的教育关怀使我爱上这一行业。感谢研究生处徐景德教授、张亮老师等。你们在我们研究生期间无论从生活还是学习上，关怀备至，勤策奋勉，为我们能顺利完成学业付出很大辛劳。感谢我的21位研究生同学们，不管开心亦或

5、苦闷我们一起相互支持、鼓励，无数个有你们陪伴的日子将是我永远难忘的回忆。感谢我的师弟孙长礼、高宇，他们在实验以及资料整理方面提供了很多帮助，使我顺利完成论文室内实验部分。感谢各位专家、老师在百忙之中参加我的论文的评阅、答辩，并期待着得到您的指导和帮助。摘要如何解决煤层底板突水问题，确保安全生产是我国华北型煤矿都要面对的困难。对底板煤层存在隐伏断层威胁的矿井来说尤其迫切。由于其隐蔽性，很难做到有效的观测和探查。所以对底板隐伏断层突水机理的研究仍然存在许多问题。本文主要围绕煤层底板含有隐伏充水断层的开采过程，通过相似材料模拟、FLAC3D数值模拟以及现场工程实践的手段，观测和分

6、析在水压、采动压力的共同作用下煤层底板突水的一般规律。综合分析国内外学者对煤层底板、断层突水进行研究的重要成果，简要分析了断层突水的力学机制。通过相似材料模拟和数值模拟实验观测底板隐伏断层不同组合形式、水压、初始发育高度、产状等条件下的煤层开采过程。总结底板破坏带和断层裂隙带扩展发育规律以及塑性破坏区动态演化过程，实验证明在承压水水压和采动应力共同作用下，底板薄弱带（断层）的扰动存在递进导升扩展的现象，即递进导升突水机理。实验发现底板不同条件下的隐伏断层裂隙沟通底板破坏带的规律存在差异。倾向与工作面推进方向相反、发育高度较大的断层，递进导升越厉害，更容易发生突水。阐述了煤层

7、底板递进导升突水机理，分析其突水判别式中关键参数的获取方法。结合轩岗刘家梁煤矿5124工作面的工程实例，依据现场试验观测得出的参数，设计合理的FLAC3D数值模型。通过开挖计算研究了该突水机理在实际工程中的应用，进一步验证了相似材料和数值模拟试验的结果。该论文有图57幅，表4个，参考文献52篇。关键词：底板突水机理；隐伏断层；递进导升；相似模拟；数值模拟IAbstractItisadifficultythathowtosolvingtheproblemofwaterinrushfromcoalfloortomake