李杨杨副教授：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
2022-02-27 18:25:52
流量传感器组成的突水流量监测体例，正在试验台应力加载方面竖向增设了由气压胶囊和伺信服压限制器构成的覆岩柔性加载体例，横向升级了可举办众点独立伺服限制的程度分级加载体例，正在水压限制体例中增设了由大容量储能罐构成的液体恒压增压器。
（2）升级后的煤层采动底板突水演变经过可视化试验平台，告终了对底板特定区域承压水涌出量的及时监测以及底板突水经过中涌水量的定量阐述；增设覆岩柔性加载体例，告终了对模仿质料的柔性均布压力加载；处置了非均布侧向分级加载的题目，告终了分别埋深侧向应力转变的模仿；告终向试验台安闲恒压供水的同时处置了加载压头来往运动经过中全方位密封的困难。（3）展开了针对山东某矿开采地质前提的底板承压水突水物理模仿试验，凭借底板岩体可视裂隙的扩展特色，将底板突水经过划分为横纵向演化、横向周期演化和灾变突水3个阶段；底板岩体中酿成的主渗区具有时刻性和区域性转变特色，突水通道酿成后，主渗区成为承压水突水的泉源，其他区域流量不再爆发突变，可将主渗区的流量快速突变特色举动突水预警新闻。
单元：1.山东科技大学 矿山患难防范限制省部共开邦家要点试验室教育基地；2.临沂大学 土木匠程与修立学院
我邦中东部地域煤炭产量占天下的37.7％，个中受底板承压水威迫的煤炭储量就达150亿t以上，且跟着开采深度的推广，底板岩溶水害威迫日益加重。是以，何如安详地采出受深部高承压水威迫的煤炭资源，已成为我邦中东部矿区征战绿色低碳、安详高效的今世能源编制面对的棘手困难。
煤矿底板突水题目可能划分为特定构制、水－岩－应力及采掘工程彼此效率影响下的繁杂岩体力常识题，借助物理模仿试验体例可能直观闪现底板突水全经过，为获取采动底板突水灾变演化众元化新闻供应有用的本事。跟着模仿试验监测本事的发展及矿井突水深远筹议的需求，现有的煤矿突水物理模仿体例仍有浩瀚题目需求处置，如突水水量区域化定量监测、模仿质料柔性、分级加载和全方位的密封。个中，阐述矿井底板突水倾向及速率并告终突水水量区域化定量阐述，确定突水水源和突水通道空间处所，进而对突水患难的预测与防治供应本事和办法。古人对付突水流量的筹议本事往往节制于数值模仿方面，而正在物理宛如模仿方面鲜有报道，是以运用突水模仿体例阐明突水流量演变经过有待进一步的起色。
物理模仿试验可能直观闪现底板突水全经过，并可获取采动底板突水灾变演化的众元化新闻，成为筹议承压水上开采的有用筹议本事。对早期研制的深部采动底板突水模仿试验体例的突水流量监测、覆岩柔性加载、程度分级加载和恒压稳流试验舱等4个模块举办了改制，告终了突水水量区域化定量监测、覆岩柔性均布加载、双侧分区域独立加载、大容量恒压供水和全方位的密封等功效。
借助改制后的试验体例和研制的非亲水宛如模仿质料，以受底板承压水威迫的山东某矿为工程布景，筹议了突水通道酿成、流量灾变演化、隔水层应力转变等经过。试验结果注明：凭借底板可视裂隙的扩展特色，将底板突水划分为横纵向演化阶段、横向周期演化阶段和灾变突水阶段。
阶段，承压水顶界面主渗区开始出现于开切眼下方且处所不随煤层开采爆发转变，跟着开采可视裂隙向承压水含水层倾向和处事面推动倾向扩展，主渗区边界变大且流量明显进步。
阶段，随煤层开采煤壁下方出现新的裂隙，上一阶段回采出现的裂隙紧闭，裂隙扩展出现周期性转变特色，主渗区流量出现低落—升高—低落—升高的周期性转变趋向。
正在第3阶段，突水通道酿成后，主渗区成为承压水突水的泉源，其他区域流量不再爆发突变，可将该阶段初期的流量快速突变特色举动突水预警新闻。
试验结果不但对中东部矿区承压水上开采底板突水溃砂经过中裂隙演化、突水流量特色筹议供应试验指点，同时也对矿井安详性评判及患难预测与防治供应参考。
李杨杨，男，1987年8月生，山东潍坊人，副教育，硕士生导师，山东科技大学能源与矿业工程学院采矿工程系副主任，山东岩石力学与工程学会理事会理事。闭键从事岩石力学、煤矿深部动力患难预测与限制等方面的外面和工夫筹议处事。公布学术论文30篇，个中SCI、EI检索20篇；授权出现专利16项；出书专著2部；主办担当邦度自然科学基金项目、山东省要点研发方案等省部级以上课题5项；获山东省科技发展奖二等奖、哺育部科技发展二等奖等省部级科技奖赏5项。
李杨杨，张士川，孙煕震，等． 煤层采动底板突水演变经过可视化试验平台研制与试验筹议[J]． 煤炭学报,2021,46(11)：3515-3524．