Pointing to the research on disaster mechanism of water inrush by nonconductive water fault activation inducing by deep mining field effect, through physical mechanics and multi-fields seepage experiment of home-made crack rockmass of analogous-fault fractured zone, some macroscopic and mesoscopic mechanical characteristics of the fractures rockmass are to be found out about seepage characters, relations between multi-field effect and parameter response, as well as corrosion degree by seepage under different conditions; Considering the multi-field coupling effect, the three-dimensional similar material model is to be made to elaborately simulate the process of coal face mining, in order to learn the activation process as well as degree of nonconductive warter faults inducing by mining; Through analyzing the dynamical process of fault activation inducing by mining, establishing the dynamical equation and critical water-inrush criteria, the dynamical model of fractured tectonic water-inrush is to be built, using the FLAC3D-FLUID-MECHANICAL coupling platform for secondary development;The multi-factor disaster GIS forcasting water-inrush model under different modes is to be presented basing on the multifarious information coupling method, to realize the prevention and risk control of the activation water-inrush of nonconductive warter faults inducing by mining. The research is to provide an important theoretical basis to deeply know the water-inrush disaster mechanism of nonconductive water fault activation inducing by mining field effect.
针对深部采动场效应诱导下非导水断层活化突水致灾机理基础研究这一科学命题,通过对自制的"类断层破碎带裂隙岩体"的物理力学及多场渗透特性试验,获知不同条件下类断层破碎带裂隙岩体的渗透性特征、多场效应及其演化与参数响应间的关系与渗流对其的蚀损弱化程度等宏细观力学特征;制作能够考虑多场耦合效应的三维相似材料模型,对工作面回采过程进行精细模拟,得到采动效应诱导下非导水断层活化的过程及程度;分析采动诱导断层活化的动力学过程,确立断层活化突水的动力学方程和临界突水力学判据,构建断裂构造突水的动力学模型,利用FLAC3D-FLUID-MECHANICAL耦合模块提供的平台,对所建模型进行二次开发;基于多源地学信息复合叠加方法,建立不同模式下多因素致灾的GIS突水预测模型,实现采动效应诱导下非导水断层活化突水的预防预控。该项目的研究对深刻认识深部采动场效应诱导下非导水断层活化突水致灾机理奠定重要的理论基础。
针对深部采动场效应诱导下非导水断层活化突水致灾机理基础研究这一科学命题,借助多通道电液伺服岩石试验系统,进行了不同围压条件下包含不同充填物的断裂体试样的多场渗透特性试验,获知不同条件下类断层破碎带裂隙岩体的渗透性特征、多场效应及其演化与参数响应间的关系与渗流对其的蚀损弱化程度等力学特征;利用拥有独立知识产权的专利技术,构建了能反映采动应力场及高压水渗流场双场耦合作用的相似材料实验模型,对工作面回采过程进行精细模拟,得到采动效应诱导下非导水断层活化的过程及程度;借助COD方法,分析了水压力对断层张开量的影响规律;构建了断裂构造突水的动力学模型,完成了能考虑渗流参数的裂隙初裂强度表达式及裂隙扩展公式的推求,完成了FLAC3D软件的二次开发,并进行相应的数值模拟分析,获得了断层突水最短路径及活化特性;结合实际工程,设计了现场压水、高压致裂及断层活化监测试验,分析获得了断层带内破碎岩体裂隙发育规律、透水性、抗张强度及两盘工作面回采过程中断层界面处应力变化规律与滑移规律,总结并形成了采动场效应作用下非导水断层活化突水致灾机理,并进行了安全防水煤柱合理留设设计,并确保了煤矿安全生产。本项目成果进一步完善了深部采动场效应诱导下非导水断层活化突水致灾机理,丰富了煤矿水灾害预防预控理论。.在本项目执行期间,共发表学术论文29篇,其中EI检索6篇,CSSCI检索2篇,核心期刊18篇,出版专著2项,授权专利19项,其中授权国家发明专利5项,授权实用新型专利14项,获得省部级科研奖励9项。本项目研究成果已在地质构造极其复杂的运河煤矿、五沟煤矿、杨村煤矿、新查庄煤矿等进行了工业性试验及推广应用。实践证明,依据本项目成果所留设的断层防水煤柱既能有效的防止断层突水事故的发生,又能提高煤炭回收率,具有很大的实际应用价值,且可为类似地质条件下煤矿安全生产提供重要的科学依据。
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数据更新时间:2023-05-31
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