了得網工業技術_礦井采動覆岩湧水潰砂致災機理及防治

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內容簡介

《礦井采動覆岩湧水潰砂致災機理及防治》繫統介紹了作者在礦井采動覆岩湧水潰砂致災機理及防治方面的成果。在全面深入調研采動覆岩變形破壞及裂隙發育特征、湧水潰砂機理及安全開采現狀的基礎上，分析了湧水潰砂災害的發生條件，構建了采場覆岩垮裂力學模型，建立了考慮水砂耦合作用的湧水潰砂發生的判據；通過自主研發的繫列試驗繫統，分別對大粒徑破碎岩石承壓變形特性、采動覆岩裂隙水砂運移和突湧特征、采動覆岩湧水潰砂災害演化特征進行了研究；從減小采動覆岩破壞程度和降低含水砂層初始水頭壓力兩方面，對采動覆岩湧水潰砂災害防治技術進行了介紹。

目錄
前言
第1章緒論 1
1.1 研究意義 1
1.2 采動覆岩變形破壞及裂隙發育特征 3
1.2.1 采動覆岩變形破壞特征 3
1.2.2 采動覆岩裂隙發育特征 5
1.3 采動覆岩湧水潰砂機理及安全開采 6
1.3.1 采動覆岩湧水潰砂機理 6
1.3.2 受湧水潰砂威脅煤炭的安全開采 7
第2章覆岩湧水潰砂災害的發生條件及力學機制 9
2.1 湧水潰砂災害的發生條件 9
2.1.1 湧水潰砂災害的物源 10
2.1.2 湧水潰砂災害的動力源 11
2.1.3 湧水潰砂災害的通道 14
2.1.4 湧水潰砂災害的容納空間 17
2.2 采場覆岩垮裂力學模型 17
2.3 湧水潰砂發生條件分析 20
2.3.1 潰砂發生條件分析 20
2.3.2 湧水潰砂發生判據 22
第3章破碎岩石承壓變形時間相關性試驗研究 25
3.1 不同含水狀態砂岩力學特性試驗研究 26
3.1.1 試驗設備和試件制備 26
3.1.2 砂岩吸水特征分析 28
3.1.3 不同含水狀態砂岩巴西劈裂試驗分析 30
3.1.4 不同含水狀態砂岩單軸壓縮試驗分析 32
3.2 破碎岩石承壓變形試驗設計 35
3.2.1 試驗設備及試驗方案 35
3.2.2 破碎砂岩粒徑級配設計 36
3.2.3 破碎岩石承壓變形應力分布特征 38
3.3 破碎岩石承壓變形試驗研究 41
3.3.1 自然狀態破碎岩石承壓變形試驗研究 41
3.3.2 飽水狀態破碎岩石承壓變形試驗研究 46
3.3.3 水對破碎岩石承壓變形特性影響分析 51
3.3.4 破碎岩石變形機制 54
第4章水砂突湧試驗繫統研制及試驗研究 57
4.1 水砂突湧試驗繫統研制 57
4.1.1 試驗繫統研制背景 57
4.1.2 試驗繫統主體結構 57
4.1.3 試驗繫統試驗艙 58
4.1.4 試驗繫統承壓水艙 59
4.1.5 試驗繫統試驗艙底座 60
4.1.6 試驗繫統儲能罐 61
4.1.7 試驗控制繫統 62
4.2 水砂突湧試驗方案設計 63
4.2.1 試驗步驟 63
4.2.2 試驗材料參數測定 64
4.3 水砂突湧試驗分析 65
4.3.1 5mm孔徑水砂通道 65
4.3.2 6mm孔徑水砂通道 70
4.3.3 7mm孔徑水砂通道 74
4.3.4 8mm孔徑水砂通道 78
第5章采動覆岩湧水潰砂災害模擬試驗繫統研制及試驗研究 80
5.1 采動覆岩湧水潰砂災害模擬試驗繫統研制 80
5.1.1 試驗繫統研制背景 80
5.1.2 試驗繫統主體結構 80
5.1.3 試驗繫統試驗艙 81
5.1.4 試驗繫統承壓水艙 82
5.1.5 試驗繫統模擬采煤裝置 84
5.1.6 試驗數據采集繫統 85
5.2 低強度非親水相似材料配比試驗研究 86
5.2.1 試驗方案設計 86
5.2.2 試驗結果分析 90
5.3 采動覆岩垮裂空間展布形態探測方法 96
5.4 采動覆岩湧水潰砂災害模擬試驗研究 97
5.4.1 模擬試驗的理論基礎 97
5.4.2 工程背景 100
5.4.3 試驗模型的制作 105
5.4.4 湧水潰砂過程模擬及結果分析 107
5.4.5 湧水潰砂機理分析 112
第6章采動覆岩湧水潰砂災害防治技術 114
6.1 采動覆岩破壞探測方法及技術 114
6.1.1 基於漏失量監測的采動覆岩導水裂隙分布探測 114
6.1.2 基於應力監測的采動覆岩導水裂隙帶高度探測 118
6.2 留設防水(砂)安全煤(岩)柱防治湧水潰砂災害 122
6.2.1 防水安全煤(岩)柱留設 122
6.2.2 防砂安全煤(岩)柱留設 123
6.3 條帶法開采防治湧水潰砂災害 124
6.3.1 條帶法開采導水裂隙發育特征數值模擬 124
6.3.2 條帶法開采導水裂隙帶發育特征相似材料模擬 127
6.4 充填法開采防治湧水潰砂災害 129
6.4.1 充填膏體力學性質試驗研究 130
6.4.2 膏體相似材料正交配比試驗研究 149
6.4.3 充填法開采導水裂隙發育特征數值模擬 160
6.4.4 充填法開采頂板結構穩定性分析 163
6.5 疏水降壓防治湧水潰砂災害 167
6.5.1 疏水降壓技術條件 167
6.5.2 疏水降壓方式 168
6.5.3 疏水降壓工程 168
6.6 注漿防治湧水潰砂災害 169
6.6.1 注漿位置 169
6.6.2 松散含水砂層注漿漿液擴散形式 170
6.6.3 注漿繫統 171
6.6.4 注漿孔施工工藝 173
6.6.5 注漿參數的確定 174
參考文獻 175

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