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地质异常体下煤层开采安全的数值模拟分析

2021-06-24刘乐意宣以琼

湖北理工学院学报 2021年3期

刘乐意,宣以琼

(安徽建筑大学 土木工程学院,安徽 合肥 230601)

0 引言

当前我国的煤炭消耗量逐年上升,导致其开采不断向深部延伸,矿区的突水溃砂事故时有发生。我国华北地区普遍为地质异常体(陷落柱),其内部结构岩体的岩性不规则。因此,在其煤层开采掘进过程中,容易呈现出岩体破碎和地质裂隙带,在异常体处产生竖向导水通道并与回采工作面相连,从而发生突水事故。陷落柱突水通常具有延迟反应、偶发性、突水量大、破坏力强和防治难度大等特点,对煤层的安全开采有着重要影响。

目前,国内外学者通过理论研究、实验分析、数值模拟等方法对异常体的突水、渗流特性及其对开采工作面的影响等问题进行了诸多研究。杨本水等[1]对异常体陷落柱水害预防与超前探查治理技术进行了研究,对判别突水水源及对采动裂隙进行超前治理提出了新模式。大量研究结果表明[2],建立岩溶陷落柱冲蚀突水力学模型,研究分析冲蚀作用下裂隙的发育,对于揭示陷落柱突水机理并指导其突水防治具有重要意义。毕国胜等[3]通过理论推导以及实测数据对综采工作面的应力影响范围和应力峰值等相关参数进行了数据研究,为工作面安全开采和工作面支护等安全参数的合理选用提供了有力依据[4]。

注浆加固松软地质、围岩破裂区及断层等不良地质异常体时,能明显提高其结构稳定性和围岩支护强度[5-9],对异常体处有着良好的支护作用,能有效抑制异常体处的塑性破坏,减小异常体巷道附近的围岩变形[10-12]。……

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