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1、矿井突水过程中的动力现象分析中国矿业大学杨新安张玉祥河北煤炭建工学院郭鑫禾,摘要矿井突水过程中的动力现象是隔水岩体失德破坏的结果应用变形体力学方法给出了隔水岩体内介质软化的本构方程和失德型突水发生的数学模型。矿井失穗型突水与煤矿,,、冲击地压断层地衷水库诱发地衰油田注水诱发地衰同层有渗透作用的岩体失德破坏问,。题其间有必然联衣关扭词矿井突水动力现象岩体失稳变形应变软化诱发地震矿,井突水是矿山隔水岩体在外力和承压不同程度地存在这些动力现象这说明它与,水共同作用下变形破坏导致含水层水大量矿井突水的发生存在必然联系。,,,,涌入采掘空间的现象为煤矿五大灾害之一但是
2、迄今为止对矿井突水过程中发严重影响煤矿生产和建设的发展。所以,矿生的声响,震动、冲击、突出等动力现象尚,人井突水理论和预防技术的研究是我国煤矿安未引起注意们只在发生突水后考虑有限全生产的重大课题。的几个参数来推断其原因,实际上综合考虑,矿井突水过程中经常伴有声响震动乃这些突出现象和隔水岩体受外力及承压水的,。,“”至冲击地压煤与瓦斯突出等动力现象如作用从过程的角度去研究更有助于认峰峰一矿!工作面突水发生在底板破裂识矿井突水发生机理。产生巨响之后∀#∃%焦作中马村矿临时水仓一,,#有渗透作用的岩体失稳破坏&“”∋处突水前曾发生崩响声随后突水,开滦赵各庄矿
3、一石门岩石风道突水水量岩体的破坏准则有强度、刚度和稳定性,。增大时伴有冲击地压闭开滦矿区某矿(!三种传统的强度和屈服的概念已经不能满,突足,西工作面底板突水时伴有煤和研石突出在大量的生产实践中人们提出对稳定性,。水点附近∋巷道全部被煤和歼石塞满闭的要求刚性试验机的出现把感性的稳定概。等等在大多数,已发生的矿井突水过程中都念提高到一个新水平尤其是近年来关于岩白皎矿区岩体应力场研究的结果,首次研究与应用)北京+地质出版社)(,−·)))),李通林矿山岩石力学重庆大学出版社((为该矿提供了重要的原岩应力资料也为井.)下的地压控制提供了重要依据。此外,该研
4、苏华友原岩应力测量及其在矿山巷道最优设计中的应用研究)硕士学位论文)重庆大学)((),究结果对于分析矿区巷道破坏的原因采取/责任编辑李忠华0有效的治理措施以及对新水平的延深设计都有重大的意义。,。今考文献作者简介苏华友(&年生(,年毕业于西南工。任德惠)井工开采矿山压力与控制)重庆大学出版学院,((年获重庆大学硕士学位现在西南工学院环境。)社)((∗)工程系工作甘先后在多种刊物上发表学术论文十余篇!国家地展局地壳应力研究所编译)地应力测量理论)。。!((峭矿山压力与顶板管理石,。破裂后特征研究更加深了对失稳的认识单纯的承压水渗透软化
5、作用完全有可能使系。,图为刚性试验得到的岩石典型全应力统由稳定状态2变化到失稳状态2’另外。,应变曲线实践表明岩石的破裂全过程中五承压水渗入导致岩体变形受到有效应力支+、、,。,个阶段裂隙封闭/120弹性变形/230裂配使系统更趋于失稳所以有承压水作用、5、。纹扩展/340破裂/60破坏/670的破裂带与均匀介质围岩系统的稳定性问题,使系统更接近失稳临界状态外力对系统稳“”。定性的影响被放大了月8图岩石典型全应力变形曲线,超过峰值强度以后岩石的力学性质发生显,著变化介质抵抗变形能力随变形增加,%而减小在局部区域又因变形集中使该区域。,图抵抗变形的能力进一
6、步降低如此反复循环!渗透软化引起失稳,,直到最低残余强度因此叫应变软化力学上。,!矿井突水机理与突水过程中的动力现象称为不稳定状态当其处于临界平衡状态时一旦遇有外界微小扰动则有可能失稳,从而!)矿井突水机理,。、在瞬间释放大量能量发生突发性破坏这一矿井突水是矿山隔水岩体在地应力采类失稳现象是由于介质本构性质的软化特性动应力等外力和承压水共同作用下变形最终,因此。引起的称之为变形系统的物理非稳定发生失稳破坏形成宏观突水通道的过程问,题以区别于压杆失稳这类几何非稳定问可将矿山隔水岩体按初始特性分完整隔。,,。题岩石达残余强度后强度虽不继续下降水岩体和含断层破碎
7、带隔水岩体两种但变形无休止地增加。显然,处在这种状态的对前者,采掘扰动后应力状态变化及变。,“岩体也是不稳定的形产生新裂隙隔水层上部岩体构成了下三。上述岩石变形过程还与岩石性质、加载带”理论中所谓的采动底板破坏带隔水层下,,速率和时间/考虑流变效应0等因素有关出部岩体由于与承压含水层相连因变形产生9。,,,现多种形式一曲线本文仅以图所示的新裂隙后压力水随即渗入不但对岩层进行典型曲线进行讨论。软化,而且水压加剧了裂隙裂缝的发生、发上述岩体失稳可看作由破裂带,,/或称软展岩体变形反过来影响其中水的渗流状态,,,化区0和均匀介质围岩系统的稳定性问题如压力水又继续
8、影响岩体变形如此相互作用果有承压水作用于该系统、岩体
