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煤层采动底板突水演变过程可视化试验平台研制与试验研究

2021-12-09李杨杨张士川孙煕震沈宝堂孙文斌陈军涛赵金海

煤炭学报 2021年11期

李杨杨,张士川,孙煕震,沈宝堂,孙文斌,陈军涛,赵金海

(1. 山东科技大学 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590; 2. 临沂大学 土木工程与建筑学院,山东 临沂 276017)

我国中东部地区煤炭产量占全国的37.7%[1],其中受底板承压水威胁的煤炭储量就达150亿t以上[2],且随着开采深度的增加,底板岩溶水害威胁日益加重。因此,如何安全地采出受深部高承压水威胁的煤炭资源,已成为我国中东部矿区建设绿色低碳、安全高效的现代能源体系面临的棘手难题。

煤矿底板突水问题可以划分为特定构造、水-岩-应力及采掘工程相互作用影响下的复杂岩体力学问题[3],借助物理模拟试验系统可以直观展现底板突水全过程,为获取采动底板突水灾变演化多元化信息提供有效的手段。张文忠[4]利用研发的陷落柱突水三维大型模拟试验系统,借助低强、低渗相似材料再现了骆驼山煤矿陷落柱突水过程;周甲富[5]利用煤层底板突水流固耦合模拟试验系统分析了突水过程中底板岩体应力及水压的变化规律;隋旺华等[6]研制了室内水砂突涌试验平台和高压三维矿井突水模拟试验系统,研究了水砂突涌的机理和采动影响下的矿井突水机制;弓培林等[7]研制了三维固-流耦合相似模拟试验台,为带压开采突水防治提供理论依据;孙文斌等[8-10]研制了深部采动高水压底板突水相似模拟试验系统,获取了监测矿井底板突水灾变通道演变过程中的多场信息,分析了岩体固流耦合条件下底板破坏演变规律。……

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