一、3_222工作面突水灾害成因与治理技术（论文文献综述）
罗斌[1]（2021）在《积水采空区围岩（煤）导水通道形成机理研究》文中研究指明2001-2020年我国共发生煤矿水害事故1079次,死亡4391人,其中老空水害事故次数527次,死亡2936人。在全国发生的煤矿水害事故中,山西的老空水害最为典型。针对山西省20年来发生的煤矿老空水害事故,以煤矿区水文地质结构为基础,从顶板型、同层型、底板型和隔离型老空水害事故类型中筛选了最为严重的同层型老空水害事故作为具体研究对象,采用微观结构表征技术、水质检测、浸泡试验、渗流试验、物理模型开挖试验等一系列手段,结合理论分析、综合物探监测以及数值模拟等方法,阐明了煤柱弱化规律及裂隙渗流特征,揭示了积水采空区围岩（煤）导水通道形成机理,获得的主要认识如下:（1）基于采空区冒裂范围影响的含水层以及构造的特征,对充水水源和充水通道进行分类分析,给出点状、线条状和面状充水通道的水量补给关系式。（2）在突水模拟试验中,引入微震监测技术对试验过程中煤体裂隙扩展位置进行了定位,结果显示微震最密集的区域与模型的破裂突水位置较为吻合,微震监测技术可较好的表征应力和水压耦合作用下导水通道形成过程中的微裂隙扩展演化规律。（3）采用了瞬变电磁和直流电法作为辅助探测手段,从掘进迎头到前方水体之间煤柱的电阻率在不同阶段的变化可以判断,该区域经历了原始状态阶段、产生裂隙阶段、裂隙扩展直至连通水体的阶段。在产生裂隙阶段由于不富水所以电阻率反而增大;当裂隙中充满水时,电阻率迅速减小,在实际工程中可以用来对导水通道演化的实时动态监测,在裂隙发展过程中制定并实施水害预防措施。（4）不同酸度水溶液中煤块、煤粉的浸泡试验表明,煤样被浸泡前后的表面变化特征明显,2000倍下扫描电镜观测到煤样表面出现蜂窝状的小孔洞。通过对浸泡水样进行水化学分析,得到了7组水样的水化学组分,绘制了Piper三线图、离子比值图,分析总结了酸性水浸泡煤中溶出离子的成因以及变化规律。（5）裂隙煤样的渗流特征试验研究发现:渗流过程中可能会出现渗透率突增,加压使煤样裂隙“闭合”而出现渗透性降低阶段。在围压相同条件下,部分煤样也出现了渗透率不同程度的降低的现象,而且波动较大,从试验渗流出的水中可以观测到细小煤颗粒,基本可以判断该阶段发生了细小的颗粒流,煤样的细微颗粒通过渗流通道进行运移,在堵塞的过程中出现渗透性总体降低的特点,同时也为渗透性突增蓄势。（6）导水通道中裂隙尺度对渗流特征具有控制作用,裂隙尺度0.09mm时所引起的压力消减强度可达1.33MPa,裂隙尺度0.2mm时消压强度为0.2MPa。结合速度分布特征可以得知,当裂隙通道中具有一处或者多处小于0.2mm的裂隙时,对应的透水征兆表现为煤体变湿,煤壁上不足以形成明显涌水现象。（7）基于以上研究结果,推导了防隔水煤柱的临界破坏厚度的计算模型,通过室内大型试验并结合数值模拟的方法优化了模型计算结果。裂隙发育尺度对渗流具有控制效应、当裂隙中存在小于0.2mm宽度的裂隙时,认为煤柱受到渗漏作用影响小,表现在整体破坏;当裂隙宽度最小处大于等于0.2mm时,煤柱失稳破坏为渗流-应力耦合作用,模型结果在突水事故案例中得到有效检验。积水采空区导水通道形成机理的研究补充和扩展了煤矿突水理论,对煤矿安全具有重要的意义。该论文有图108幅,表27个,参考文献274篇。
李志强[2]（2021）在《隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究》文中研究说明随着国家经济快速发展,我国已成为世界上隧道修建速度最快、规模最大、难度最高的国家。为了维护国家安全统一和进一步完善国家交通网络,随着“川藏铁路”工程及“一带一路”战略的推进,地形地质条件极端复杂的西南山区与强岩溶地区逐渐成为重大工程的建设重心,这些隧道工程普遍具有埋深大、洞线长、水文地质条件复杂等显着特点。在地质调查阶段往往很难对隧道沿线的地质条件进行详细准确探查,这大大增加了隧道施工期发生突水突泥等重大灾害的风险,成为影响安全、制约工程进度和费用的关键因素,隧道开挖扰动和高渗压作用下围岩损伤渗流灾变是诱发隧道突水的重要原因。本文以深长隧道中突水突泥灾害为研究对象,综合采用理论研究、数值模拟、室内试验和模型试验等手段,围绕隧道突水灾害防灾减灾这一科学难题,主要开展了隧道突水岩体破裂应力-渗透演化机理的研究,取得了以下研究成果:（1）分析了施工扰动下隔水岩体应力特征,提出了基于应力场演化的隔水岩体“三带”划分方法,基于MTS开展了加卸载应力路径下隔水岩体应力-渗流演化试验,分析了不同加卸载速率对岩体强度、变形特性的影响,确定了岩体渐进破坏过程中的特征应力,研究了岩体渐进破坏过程中能量演化规律及岩石变形与渗透率演化的关联特征,分析了高渗压作用下岩体破坏蠕变断裂,认为高渗压是导致岩体破坏的重要原因。（2）创新地设计了一种模拟高压流体激活裂隙岩体的实验方法,开展了水-力耦合作用下单裂隙岩体的剪切渗流试验,获取了不同围压下裂隙滑移前后渗透率的演化规律,裂隙渗透率受到裂隙粗糙度、有效应力、剪切位移的共同影响,分析了围压作用下高渗压、剪切位移及裂隙渗透率的联动演化机制,有效应力越大、裂隙渗透率越小;当有效应力恒定时,剪切位移存在一个临界阈值影响着渗透率的变化,提出了极小剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率演化模型,解释了剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率的演化规律。（3）基于三维流固耦合相似理论,研发了满足岩体水理、物理性质的流固耦合相似材料,创新了高水压加载密封技术,研制了可模拟复杂地质条件下隧道开挖渗流变化的试验系统,结合相似材料及模型系统,开展了隧道突水岩体渗透破坏模型试验,研究了不同渗流压力下岩体渗流场分布规律,获取了隔水岩体破裂型突水灾害中应力、渗流演化趋势,揭示了隧道开挖过程中隔水岩体应力-渗流演化规律。（4）分析了隔水岩体结构及其突水破坏类型,开展了岩体应力-损伤-渗流理论分析,通过孔隙率表征岩体的损伤变量,分析了岩体渐进破坏过程中岩体渗透率随损伤变量的演化规律。基于断裂力学,研究了单裂纹、多裂纹的水压劈裂特征及临界水压,研究了应力系数,裂纹倾角对临界水压的影响。基于数值模拟研究了施工过程中隔水岩体的应力演化特征,分析了开挖扰动及高渗压对岩体防突能力的影响,揭示了开挖扰动及高渗压作用下隔水岩体渗透破坏突水机理。本文研究成果有益于充实隧道突水渗透致灾理论体系,为隧道工程突水突泥灾害的防灾减灾提供科学依据和理论支撑。
张英[3]（2020）在《水—力耦合作用下裂隙岩体渗流规律与突水机理研究》文中认为随着地下工程的不断发展,愈来愈多的地下工程在水-力耦合作用下发生失稳破坏,水-力耦合问题涉及渗流特性的变化规律,亦包括裂隙岩体微裂隙的起裂、变形扩展、贯通机理。目前,水-力耦合作用下裂隙岩体在渐进破坏过程中的力学和渗流特征及耦合机制仍存在空白区。本文以煤层底板突水灾害为研究背景,采用理论分析、室内试验和数值模拟的方法,研究了单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙试样的非线性渗流规律,利用声发射监测手段研究了裂隙岩体在水-力耦合作用下的渐进破坏演化机理,在此基础上进一步采用有限元方法模拟了煤层采动作用下煤层底板破裂损伤的变化规律,并提出相应的防治措施。取得的主要研究成果如下:（1）开展不同围压、水压和倾角下的单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙砂岩试样的渗流试验,利用福希海默（Forchheimer）方程分析了裂隙砂岩试样在水-力耦合试验过程中压力梯度和流量的非线性特征。发现裂隙影响下,裂隙砂岩试样的非线性曲线凸向压力梯度轴,并且试验加载的围压和试样的裂隙产状对福希海默方程线性项系数a和非线性项系数b产生直接影响。（2）分析惯性阻力系数β和固有渗透率k的关系,提出了裂隙砂岩中流体流动的非线性惯性参数方程,依据归一化导水系数法、压力梯度比法和体积流量比法,确定了线性达西和非线性福希海默的临界压力梯度,得到了不同裂隙产状下压力梯度比等高线以及体积流量比等高线。此外,由围压和渗透率关系确定了裂隙砂岩试样的有效应力系数和耦合系数。（3）基于水-力耦合试验,分析了单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙砂岩试样的强度和变形特征、裂纹起裂规律及破坏模式。同时借助RFPA2D-FLOW软件从细观角度获取了多工况条件下试样水-力耦合破坏过程中的裂纹发展过程。结果显示,完整无水压试样的峰值强度大于完整有水压试样及所有含裂隙试样峰值强度,裂隙比水对试样强度的弱化更为突出。完整试样和单裂隙砂岩试样最终破坏模式均呈现典型的剪切破坏,起裂角度具有很好的方向性。T型和Y型裂隙试样的最终破裂呈现出剪切破坏和张拉-剪切破坏两种模式,且破坏过程产生的次生裂隙较单裂隙试样更多。（4）采用声发射技术监测完整砂岩试样和含不同角度裂隙砂岩（单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙）试样在水-力耦合压缩破坏过程中的AE振铃计数、RA-AF值、b值及峰频等参数变化特征,分析结果显示AE振铃计数的急剧增加、AE信号峰频密度的突增是试件破坏的前兆信息,b值达到峰值时试样完全破坏,RA-AF值显示试件以剪切破坏为主。（5）基于应力-渗透率-时间曲线,分析了完整、单裂隙、T型裂隙和Y型裂隙试样渗透率在变形破坏过程中的变化规律。裂隙和水流的存在缩短了试样压密到裂纹稳定扩展的过程,试样峰后出现应力突降时渗透率达到极大值,由此确定渗透率突跳系数,为工程尺度的水-力耦合模拟提供关键参数。（6）以羊场湾煤矿为工程背景,运用RFPA2D-FLOW软件建立水-力耦合裂隙模型,引入前文研究获取的有效应力系数、耦合系数和突跳系数,模拟分析了开采扰动与底板含水层水压力联合作用下,底板裂隙岩体从细观损伤演化至宏观“突水通道形成”的破坏过程,揭示了煤层底板破坏突水灾变机制,并提出了相应的控制技术措施,为安全开采提供指导。
王慧涛[4]（2020）在《煤矿底板突水机制与新型注浆材料加固机理及工程应用研究》文中进行了进一步梳理据统计,我国60%左右的矿井事故与地下水相关,煤矿重特大事故中,水害造成的伤亡人数位居第2位,仅次于瓦斯事故。随着煤炭资源的开采,浅部煤矿越来越少,深部煤矿越来越多,导致高承压水、高地应力威胁日趋严重,导致深部煤矿开采中底板突水灾害控制成为重要研究课题。目前关于煤矿底板突水灾变机理、底板改造加固材料研发以及注浆材料的研发尚有诸多不足,成为了保证采煤安全进行的关键科学难题之一。本文从突水影响因素和灾变条件的角度切入,系统探讨了煤矿底板突水灾变特征;分析了不同阶段底板裂隙受力状态,并建立了裂隙抗剪强度模型,进而依据底板整体受力状态,提出煤层底板起劈判据;以COMSOL为模拟平台,获得煤层回采中多场信息演化规律,并以此提出煤层底板改造要求;基于过火煤矸石可有效提高胶凝活性的特点,结合底板改造要求,研发以过火煤矸石为主、少量水泥及粘土为辅的新型注浆加固材料,并分析其各项物理力学性能,最终提出新型奥灰含水层注浆材料工业试生产技术和工艺实施方案,验证新型材料的工程适用性,取得了一系列具有实用价值的研究成果。（1）从含水层性质、天然隔水层状态、底板岩性、采动矿压、开采方法等多角度展开分析,阐述了突水通道的发展过程;分析了煤矿底板突水灾变特征,包括复杂性特征、时空特征、采动破坏特征以及强危害性特征,建立了底板突水地质模型,为非构造型底板突水机理提供基础。（2）在分析煤矿底板弱化损伤的基础上,分别建立了未突阶段（第一阶段）、突水阶段（第二阶段）、稳定阶段（第三阶段）的裂隙抗剪强度模型,得出节理裂隙的特征参数（起伏程度、粗糙度等）变化时,水流参数（流速、渗压）将相应改变;建立了承压水条件下,底板岩体的强度模型,当围岩应力状态超过岩石强度破坏准则时,裂隙会发生起劈,进而形成劈裂通道,得出裂隙起劈方向、劈裂通道扩展方向均与大主应力方向一致。（3）岩体裂隙网络对奥灰底板岩层的透水性具有显着影响,地下水压力场呈现明显各向异性特征,地下水压力等势线由平滑曲线变为折线;不同的渗流压力等势面逐渐从奥灰底板区域向采空区底边界靠拢并包裹,最终对采空区底边界形成包围,在采空区附近渗流压力等势面相比其他区域更为密集;注浆改造厚度的增加对于减小底板最大位移的影响不显着,但是可显着减小采空区涌水量;注浆改造对于采空区涌水量的限制效果很突出,但是对控制采空区底板位移的效果不显着。（4）基于过火煤矸石可有效提高胶凝活性的特点,研发以过火煤矸石为主、少量水泥及粘土为辅的新型注浆加固材料:得出随着过火煤矸石含量的增加,新型材料流动性大于普通硅酸盐水泥,浆液具有优异的长距离泵送性及操作性能;新型材料的胶凝时间可通过调节速凝剂、早强剂等外加剂含量而实现相应调整,可保证浆液具有良好的扩散性能;与传统材料相比,当水泥含量一定时,新型材料的中后期强度存在较为明显的提升;新型材料体系中的过火煤矸石可有效提高结石体的致密度和抗渗性,削弱大含量粘土导致结石体抗渗性较差的缺陷。（5）基于室内材料研发试验和工业生产标准,提出了新型奥灰含水层注浆材料工业试生产技术和工艺实施方案;通过布设位移计、孔应力计、渗压计和锚杆测力计实时记录注浆过程中和加固后底板围岩的稳定性和涌水压力变化,对比分析了新型注浆材料在奥灰底板治理工程中的性能优势,验证了自主研发的新型绿色奥灰含水层注浆材料具有良好的工程适用性,对类似工程具有重要的应用价值。
王振康[5]（2020）在《超大采高综放开采覆岩-土复合结构动态响应及水害预警》文中提出陕北榆神府矿区生态环境脆弱,区内煤炭资源高强度开采造成矿井突水灾害和生态环境恶化问题突出,严重制约着该地区的可持续发展。采矿扰动引起上覆岩土层变形破坏,导致其导水性突变和渗透性增大,致使上覆水体发生突水和渗漏,这是造成矿井突水灾害和地表生态环境恶化的直接原因。本文以榆神府矿区大型矿井金鸡滩煤矿超大采高综放开采工作面为例,在系统分析研究区水文地质和工程地质条件的基础上,采用野外调查、室内试验、原位测试、理论分析以及数值模拟等方法对侏罗系煤层上覆岩土体工程地质特性、采动覆岩损伤和渗透性演化规律、采场覆岩-土复合结构动态演化规律以及顶板水害预测与预警等方面进行了深入研究,为促进煤炭资源安全开发与区域生态环境协调发展提供基础理论和技术支撑。取得如下成果:（1）测定分析了侏罗系煤层上覆岩土体的物质组成和微观结构特征。研究区2-2煤层顶板侏罗系砂岩的矿物成分以石英和长石为主,含少量有机质;碎屑颗粒以细粒为主,磨圆度较差,排列分散无序,泥质胶结。泥岩的矿物成分以石英为主,其次为黏土矿物和长石;泥岩结构较致密,裂隙不发育。新近系保德组红土中蒙脱石、伊利石/蒙脱石混层含量较高;矿物颗粒排列紧密,孔隙较发育。离石组黄土的粒组成分以粉粒为主,黏粒含量较少。（2）测试分析了侏罗系煤层上覆岩土体的物理-力学性质。顶板侏罗系岩石的体积密度平均值随粒径的减小（由粗粒砂岩至泥岩）而逐渐增大。纵波波速平均值由粗粒砂岩至砂质泥岩呈增大趋势,而由砂质泥岩至泥岩其值降低。顶板覆岩中,软弱岩石和半坚硬岩石的比重较大,坚硬岩石的比重相对较小,且砂岩和泥岩的平均单轴抗压强度均随粒径的减小而增大。天然状态下,离石组黄土的垂向渗透性和水平渗透性均属于微透水中等透水,保德组红土的渗透性属于微透水弱透水。（3）建立了侏罗系煤层顶板砂岩的岩相学特征与其物理-力学性质之间的定量关系。砂岩的平均粒径（φ值）和颗粒-颗粒接触比例与其力学强度具有明显的正相关,而不均匀系数、分形维数、球度、悬浮接触比例、长石含量以及有机质含量与其力学强度呈显着的负相关。泊松比与颗粒-胶结物接触比例呈显着的正相关,而与颗粒-杂基接触比例和有机质含量呈显着的负相关。此外,砂岩的平均粒径（φ值）与其体积密度和纵波波速呈正相关,而不均匀系数、分形维数、球度、长石和有机质含量与其体积密度和纵波波速呈负相关。（4）揭示了不同采动应力路径条件下覆岩损伤和渗透性演化规律及其内在联系。单调三轴压缩和轴向应力循环加卸载条件下,砂岩试样的力学强度均随围压的增大或渗透压力的减小而显着增加。且循环加卸载条件下砂岩试样的峰值强度较单调三轴压缩条件下表现出强化特征。随着围压的减小或渗透压力的增大,砂岩试样的体积应变峰值呈减小趋势,体积扩容提前。此外,砂岩试样的破坏形式与围压和应力加载路径密切相关。两种应力加载路径条件下,砂岩试样的渗透系数总体变化规律与其应力状态和体积应变变化具有紧密联系。围压增大对砂岩试样的渗透性具有抑制作用,而渗透压力与之相反。砂岩试样的声发射特征与其渗透性变化具有一定的对应关系。围压增大减缓了砂岩试样的损伤演化进程,而渗透压力增大加速了砂岩试样的损伤演化进程。此外,应力加载路径对砂岩的损伤演化特征具有明显影响。（5）揭示了超大采高综放开采条件下覆岩-土复合结构动态响应特征。采动条件下上覆地层主要发生拉伸变形,压缩变形仅出现于地层局部位置。光纤应变变化特征表明采动过程的岩土层面效应明显,即较大的光纤应变量均出现于岩性分界面、薄层较发育层位、基岩与土层界面以及软弱土层内部。当工作面推过监测孔94.36 m时,导水裂隙带发育至最大高度225.43 m,进入土层4.35 m,裂采比为23.68。顶板岩层的破断角为67.29°。基岩和下部黄土层在工作面推过监测孔83.16 m时产生最大位移量,分别为76.65 mm和59.61 mm。当工作面推过监测孔94.36 m时,风化基岩裂隙承压水水压骤降,导水裂隙带已发育至风化基岩顶界,造成风化基岩裂隙承压水发生漏失。（6）提出了陕北矿区首个超大采高综放工作面顶板砂层潜水涌（突）水危险性分区评价方法,并建立了危险区段监测预警技术。117工作面顶板砂层潜水涌（突）水危险性划分为安全区、较安全区、过渡区、较危险区以及危险区。危险区主要分布于工作面东北部和西南部偏工作面中部局部区域,安全区主要分布于工作面西南部接近停采线区域。此外,由开切眼位置至工作面中部,危险性逐渐降低;自工作面中部向西南方向,危险性逐渐增大之后又逐渐降低。现场监测预警结果表明,各埋深位置处的土层含水率在工作面推过监测孔97.76 m之后均发生突降,导水裂隙带已发育至土层-50.1 m位置。117工作面上方地面最大沉降量为3.84 m,且结合潜水出露情况表明砂层潜水未发生漏失。监测孔内的水柱高度在工作面推过监测孔50 m至150 m过程中大幅增加,且各监测孔内水柱高度的最终稳定值均大于其初始值,表明砂层潜水未发生漏失。该论文有图85幅,表20个,参考文献223篇。
马荷雯[6]（2020）在《采动覆岩离层时空演化及突水危险源动态辨识》文中进行了进一步梳理离层水害是一种危害性大的典型煤矿顶板水害类型,研究采动覆岩离层时空发育特征、揭示离层水害涌（突）水机理,建立离层水害危险源动态辨识方法,对于离层水害防控具有重要理论意义和应用价值。本文采用现场探测、理论分析、数值模拟、物理模拟等方法,围绕采动覆岩离层时空演化特征、离层涌（突）水机理以及离层水害危险源动态辨识和防控三方面开展研究,取得了如下主要成果:（1）根据鄂尔多斯聚煤盆地南部永陇矿区崔木煤矿的地质采矿条件和工作面涌（突）水特征,分析获得了崔木煤矿已回采工作面涌水为上覆含水层静储量释放水害类型、离层涌水或离层充水再涌水水害类型,或二者水害类型同时存在。开采煤层上覆岩层中存在的白垩系宜君组含水层和侏罗系安定组隔水层之间容易产生积水离层空间,是导致该地区离层水害频发的主要原因。（2）建立了离层发育力学模型,包括初次发育离层和周期性循环发育离层分别受四边固支边界条件和三边固支邻近采空区一侧简支边界条件下的离层发育力学模型,推导了离层下方岩体破裂前后岩层变形的挠度公式,推导了离层空间动态间隙量和空间尺寸的预计公式,提出了离层发育位置判别准则。（3）采用力学分析、数值模拟和相似材料模拟对离层发育的动态时空演化过程进行研究,揭示了离层发育的空间-时间特征。研究表明,煤层顶板覆岩垮落带上覆岩体内离层空间动态发育经历了发育—扩展—持续—闭合的过程,且具有相似性和周期性特征。发育离层空间区域先后出现垮落裂隙段区域、塑性变形过渡区域和未垮落区域。离层发育空间相对工作面推进存在滞后性特征。工作面倾向不同斜长条件下,上覆岩体内离层空间分为非充分采动离层和充分采动离层,离层空间剖面形态分别近似“倒三角形”和“倒梯形”。离层在空间的分布形态分别近似“碗形”和“盘形”。（4）提出了离层空间发育的竖直传递系数（Ks）和水平发育系数（Kl）两项指标,分别对不同工作面推进距离下,离层发育层位的竖向传递速度和离层空间水平发育尺寸速率进行评价。研究发现,当上覆岩体中存在强度和厚度较大的岩层或组合的极限破断距明显大于其下部岩体时,受采动作用可能导致该层位下方的离层向上扩展速度减缓,造成沿工作面推进方向的扩展时间增加,离层发育过程中的扩张—持续阶段时间延长,离层发育空间和离层空间横向尺寸的发育速率也相应提高,离层的发育竖向分布的区域呈“梯形”。（5）建立了积水离层条件下发育离层空间力学模型,推导了积水离层下方岩体破碎前后岩层竖向位移挠度计算公式,提出了受静水压作用下离层空间扩容机理,推导了离层空间内部间隙增加量预计公式和离层空间扩容体积预计公式。（6）以全国煤矿离层水害事故发生特点及其地质、采矿条件为背景,分析了离层涌（突）水害的产生条件和分布特征,将离层水害类型划分为贯通型、压裂型和再生型三种类型。其中,贯通型为显在离层水害危险源,风险等级极高;压裂型和再生型为潜在离层水害危险源,风险等级一般低于贯通型离层水害。（7）研究了压裂型、贯通型和周期型离层水害动态致灾机理和离层水害的动态演化过程。工作面上覆岩层积水离层形成后,在积水离层以及离层空间不同积水率作用下,随采动扰动覆岩动态变形中出现垮落裂隙段区域、垮落段扩张区域和未垮落区域。上覆岩层存在的致灾积水离层一定程度上增加了离层空间下覆岩体的变形程度,促使垮落裂隙段区域面积扩展至积水离层底部塑性变形过渡区域,导水裂隙带贯穿积水离层进而形成离层涌（突）水害。（8）基于离层水害动态致灾机理及其影响因素,建立了离层水害事故树分析模型和离层水害危险源动态辨识模型,分别基于层次分析法（AHP）和熵权法（EWM）对离层水害危险源进行主观和客观因素分析,建立了基于层次分析法（AHP）和熵权法（EWM）的综合离层水害危险源辨识模型（AHP-EGM-EW）,提出了离层水害危险源的动态辨识准则和分级阈值。（9）建立了离层水害危险源防范事故树分析模型和离层水害危险源防范模型,采用模糊层次分析法（FAHP）对离层水害危险源防范进行分析,确定不同影响因素的指标权重。从探查离层水形成的可能性和对离层水进行超前预疏放两方面提出离层水害危险源防范的五个阶段措施。论文中共有图77幅,表25个,参考文献212篇。
胡宝玉[7]（2020）在《邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰突水机理及防治关键技术》文中研究指明随着开采深度的增加,煤层底板隔水层承受的奥灰水水压增大,突水的概率增大。突水后,排水成本也随着开采深度的增加而增高。底板突水不仅威胁矿井安全,而且大大降低矿井经济效益。底板突水机理的研究对突水的预防和治理有着重要的指导作用。利用理论力学和数值模拟分析深部开采条件下底板岩层在突水发生时的不同作用;发现煤层底板采动破坏带之下一定厚度岩层中的裂隙在突水发生时可以活化、失去阻隔水能力。以邯邢矿区某矿为例,采用FLAC3D对这一过程进行了模拟,得出了底板岩层塑性破裂深度和裂隙活化带发育最小深度。根据煤层底板岩层在突水通道形成过程的不同作用,深部开采条件下底板岩层可以划分为失去阻隔水能力的采动破坏带、失去对高压水阻隔能力的裂隙活化带、导水通道发育的潜在导升带。裂隙活化带是指在采动影响和高压水作用下,裂隙可以活化而失去阻隔水能力的岩层。潜在导升带是指突水形成时所必须的最小导升通道发育范围。基于邯邢矿区煤系地层裂隙发育的分布规律研究和潜在导升带内所分布的薄层灰岩水平裂隙对垂向裂隙的水平连通作用研究,发现潜在导升带内薄层灰岩的分布导致了底板突水概率的增加。基于上述研究,邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰突水机理可以概化为:在采动影响下,煤层底板破坏带和裂隙活化带失去阻隔高压水的能力,潜在导升带内的薄层灰岩对其上下的垂向导水通道连通,使得导水通道导通奥灰水和裂隙活化带的概率增加,形成突水。深部奥灰岩层主要以溶蚀缝隙为主,连通形成的空间形式主要为“格架状”。通过对浆液在裂隙中运移的理论分析,得出注浆的主要影响因素为受注介质类型和浆液的粘滞性。对实际的注浆压力变化曲线进行分析,得出受注介质类型主要有裂隙型受注介质、空洞型受注介质、组合空间型受注介质。通过对常用比重浆液粘滞性时变过程的测试,得出不同比重浆液粘滞性的时变特征;比重为1.2的水泥浆粘滞性基本不随时间变化,比重为1.3的水泥浆粘滞性随时间有一定的增大,但是增加幅度较小,比重为1.5的水泥浆粘滞性随时间有明显增大。在目前采用的均布水平钻孔注浆治理基础上,提出了奥灰富水含水层中注浆的浆液控制关键:稠浆低压充填注入和稀浆高压补充的浆液控制技术与及其工艺参数。
胡彦博[8]（2020）在《深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价》文中提出在全国煤炭资源开发布局调整阶段,为了保证国家煤炭供给安全,东部矿区仍需保持20年左右的稳产期,许多矿井进入深部开采不可避免。围绕深部煤层开采底板突水通道动态形成过程机理、水害评价防治的科学技术问题,以华北型煤田东缘代表矿井为例,采用野外调研、理论分析、原位测试、室内试验、数值模拟等多种方法,按照华北煤田东缘矿区的赋煤地质结构特征→深部煤层开采底板变形破坏的动态监测方法→深部煤层开采底板岩层变形破坏的时空演化特征和突水模式→深部煤层开采底板破坏深度预测方法和开采底板突水危险性评价方法→深部煤层开采底板水害治理模式和治理效果序列验证评价方法的思路开展研究。主要成果如下:（1）提出了利用布里渊光时域反射技术（BOTDR）对深部煤层开采底板变形破坏的动态监测方法。根据研究表明BOTDR系统监测的动态变形量及应变分布状态与煤层底板岩层应力应变特征具有一致性,是有效监测煤层底板岩层变形破坏的新方案。BOTDR系统对煤层底板岩层监测显示,在采动过程中煤层底板岩层从上向下是呈现压-拉-压的应变趋势;同时获得了有效的煤层底板岩层的最大破坏深度,为深部煤层开采底板破坏深度的精准预测研究提供了有效的原位测试数据。（2）揭示了深部煤层开采完整底板破坏的时空演化特征:a.采前高应力区超前影响范围大约在煤壁前方38 m附近;b.开采底板岩层第一破断点的位置在采煤工作面煤壁前方29.07 m,煤层下方垂距9.24 m处,煤层底板破坏是从脆性岩层开始破断;c.开采底板破断发展趋势是从第一破断点首先向上发展破断,然后再同步向下破断。d.煤层开采底板破断的最大深度处于采前高应力区内,并且最大破断深度在采前高应力区内的峰值应力传播线附近（一般情况下）。根据煤层开采底板破坏的时空演化特征,对比分析了完整底板和含断层底板两种条件下煤层开采底板岩层破坏特点;同时对煤层开采底板进行横向分区,区域名称依次为原岩应力平衡区、采前高应力区、采后应力释放区、采后应力再平衡区。（3）利用BP神经网络、煤层开采底板应力螺旋线解析、气囊-溶液测漏法、经验公式法、多因素回归及分布式光纤实测等方法进行研究分析,得到了对深部煤层开采底板破坏深度进行有效的预测模型及方法;研究表明,多因素回归中模型III预测值更接近分布式光纤监测和气囊-溶液测漏法等实测数据,预测误差较小的预测方法依次为新的数学理论模型解析法和BP神经网络预测模型。（4）利用层次分析法、熵权法、地理信息系统等手段结合深部煤层开采破坏后有效隔水层厚度和其他多种影响底板突水的因素,对深度煤层开采底板突水危险性进行综合评价研究,得到了层次分析和熵权法（AHP-EWM）综合算法评价模型和基于改进型层次分析脆弱性指数（IAHP-VI）法两种深部煤层开采底板突水危险性评价模型,两者都具有一定的实用价值,在实际运用过程中可以根据研究区的实际情况择优选其一,也可以根据两种模型的预测结果取并集,能够进一步提高评价安全程度。（5）基于华北型煤田东缘矿区深部煤层开采底板突水通道的形成机理和突水模式,提出了“充水含水层和导水构造协同超前块段治理”模式并进行了定义。在现有的深部煤层开采水害的治理技术上,根据注浆改造目的层的构造、区域地应力、原岩水动力场等因素对地面受控定向钻进顺层钻孔方位和钻孔展布间距的设定进行科学有效的优化研究。（6）提出了“深部煤层开采底板水害治理效果序列验证评价方法”,利用对改造目的层的渗透系数和透水率、煤层底板阻水能力、矿井电法检测、检查钻孔数据等结合GIS系统进行综合研究,建立了科学系统化的评价方法。（7）利用“充水含水层和导水构造协同超前块段治理”模式对华北型煤田东缘矿区深部煤层底板水害进行了治理,结果显示治理效果良好,研究矿区深部煤层工作面实现了安全回采。本论文研究成果可为华北型煤田东缘矿区下组煤开采底板水害防治提供参考。
王鑫[9]（2020）在《矿井突水实时监测预警的理论研究》文中进行了进一步梳理本文围绕实时突水监测预警指标体系及预警系统构建这一科学问题展开研究。基于恒源煤矿的实际调研和监测指标数据,建立了突水预警指标体系,结合矿区条件和数值模拟提出了各个指标异常时的判别准则和分级预警标准。其次,结合风险理论与专家调查方法,建立了多指标太灰水突水风险预警模型。最终,利用matlab构建了以BP神经网络为依托的煤矿实时突水预警模型。论文主要取得了以下成果:（1）建立了采掘工作面实时突水预警系统的预警指标体系。指标体系包括水位、矿井涌水量、水温、硬度、Ca2+、Na+、TDS、p H、应力、位移、微震事件数。在分析目前煤矿的监测指标及相关设备和矿区及邻近矿区突水案例中各指标突水前后的数据变化,确定了各指标的实时可测性和反映煤矿突水的有效性。综合可测性与有效性对预警指标评级,并筛选出适用于恒源矿区的预警指标体系是含水层水位、矿井涌水量、水温、Na+、Ca2+和TDS等6个指标。（2）煤层底板突水危险性评价。充分分析了恒源煤矿Ⅱ632和Ⅱ633工作面水文地质条件,计算了单位涌水量和煤层底板突水系数,评价了底板突水危险性,论证了建设矿井突水监测预警系统的重要性。最后,构建了研究区的水文地质概念模型来进行数值模拟,确定了研究区流场演化规律,以此为水位阈值的确定奠定了基础。（3）确立了各预警指标的单指标异常判别准则与分级预警标准。整理分析了矿区近10年各指标记录数据,基于各指标正常情况的变化,提出了各指标异常预警阈值。根据《煤矿防治水细则》相关标准,分析各类突水案例各指标变化情况,提出了各指标的4级分级预警方法,并根据恒源煤矿的水文地质条件和预警指标数据给出定量化预警准则描述。（4）构建了恒源煤矿多指标太灰突水风险预警模型,并对预警系统误差分析。基于风险理论与专家决策评判的AHP方法,计算出了各指标占的权重,建立了线性的风险预警模型,划分了多指标综合评价的风险范围。在此基础上,借助神经网络,构建了6-5-5-1的BP神经网络学习训练数据并进行预测。其误差较小,预测正确率达到81%,实现了多指标综合判别预警模型的要求。本文基于恒源煤矿Ⅱ632和Ⅱ633工作面,较为系统的且定量化的构建了符合研究区实际情况的太灰突水风险预警模型。为该矿区及邻近矿区的预警工作提供了思路,为其他煤矿的实时突水预警系统的建立提供了一个参照。该论文有图66幅,表33个,参考文献115篇。
吴禄源[10]（2020）在《煤层覆岩离层突水灾害演变机理研究》文中研究指明煤层开采的扰动作用致使其覆岩失去其原有的力学平衡,物理特征相差较大且相间的岩层因不协调变形而产生沿层面法向压曲,形成凸透镜状空间,其上位坚硬岩层裂隙和其它含水体重的水逐渐释放汇集到离层空间中,当离层扩展和其中水积累到一定程度时,由于采动作用和水压作用致使离层空间的下位岩层破断使离层积水沿新的导水裂隙通道下泄到采场,称之为顶板离层突水。离层水的特点来势凶猛,瞬时涌水量大,冲击力强会带来巨大的机械设备等损失和人员伤亡,因此对于离层水害的机理研究十分必要。离层水害的判定与预测涉及到岩石的损伤破坏规律、岩层整体的变形规律、离层水的流动特征等复杂的物理过程。为了进一步揭示离层突水的演化规律,本文采用实验室实验、理论分析、现场试验以及数值模拟等方法,结合离层水害的区域矿井,针对煤层覆岩的矿物成分与物理力学参数特征、岩石的损伤破坏规律、岩层整体的变形规律以及离层水的涌突规律进行系统的研究,得到的研究成果如下:（1）揭示了典型离层水害矿区上下位岩层的岩石矿物成分与物理力学特性与差异性。在离层水害区域现场钻取不同深度的岩石进行矿物成分鉴定以及力学试验,对比分析相邻岩层岩石成分的差异性以及弹性模量、泊松比和屈服强度等力学参数的差异性,从微观的角度分析离层水害区域岩层中矿物成分与物理力学性能的差异性是煤层覆岩间产生离层的先决条件,该研究可为离层水害的判定提供一种简单的地质判定方法。（2）建立基于等围压三轴实验的岩石损伤统计本构模型。基于统计强度理论、连续损伤力学以及Weibull分布函数,将岩石的损伤分为荷载损伤与环境损伤,推导出损伤演化方程,采用Z-P屈服准则判断岩石的微元破坏,根据岩石三轴围压实验求得模型参数,建立一种描述岩石受荷破坏过程的岩石损伤本构模型,并通过对比分析实验数据与理论值验证该模型的正确性。考虑水对岩石的损伤,以弹性模量的变化作为损伤变量,通过室内实验分析砂岩饱水时间与损伤变量之间的函数关系以及碳质泥岩所处环境湿度与损伤变量之间的函数关系,结合不受水影响的损伤本构模型推导出考虑水对岩石损伤作用的岩石统计损伤本构模型,该研究可为判别煤层覆岩的破坏提供理论基础。（3）提出离层突水判定与预测模型,系统分析了工作面推进时离层的位置,体积、水体动态特征。基于薄板理论和推导的本构模型,简化覆岩为组合岩板模型,推导出用岩板挠度描述的岩板内力表达式;以Z-P屈服准则为岩石微元破坏判断条件,提出形成离层的力学条件;根据组合岩板的特征提出离层预测与判定方法;基于离层的形态和达西定律的渗流微分控制方程,推导出离层水的体积预测公式。该研究可以为离层水体预测与离层水害的评估提供理论基础。以相似模拟试验为基础,分析覆岩导水裂隙带分布特征,采用渗流-裂隙流-涌流三种流态描述离层水从形成到涌入工作面的流动过程。（4）利用自主研发的三维离层突水相似模拟试验系统,研究煤层覆岩离层演化规律以及离层突水机理。自主研发了一套三维离层突水相似模拟试验系统,该系统可以模拟三维煤层开采以及离层突水灾害,分析煤层覆岩的破坏规律、顶板离层的发育规律、离层水的涌突特征以及导水裂隙带的三维形态。以园子沟煤矿为实际案例背景,阐释离层的发育规律和煤层覆岩的破坏规律。试验结果显示煤层回采至240m时,导水裂隙带发育至最高,止于宜君组砾岩层,高度为136.5m,裂采比达到22.8:1。监测数据表明洛河组砂岩与砾岩下面的离层最大,且含水层的存在使得煤层开采过程中出现离层水,且可以形成离层水害,试验结果与现场试验结果相一致,该研究为离层水害的机理研究提出一种新的思路。（5）提出了并成功实施了离层水害的治理方法。以实际案例为背景,依据提出的岩板模型预测与判定离层水害,提出地面垂直导流孔和井下倾斜疏水孔两种提前疏放离层水的治理方法。该研究为实际矿井生产过程中顶板离层水害的防治提供参考。该论文有图119幅,表5个,参考文献186篇。
二、3_222工作面突水灾害成因与治理技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、3_222工作面突水灾害成因与治理技术（论文提纲范文）
（1）积水采空区围岩（煤）导水通道形成机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 2 老空水特征及隔水煤柱失稳分析 |
| 2.1 采空区分布特征 |
| 2.2 老空水类型及蓄水特征 |
| 2.3 老空突水的流态演化描述 |
| 2.4 隔水煤岩住临界厚度力学分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 煤体开挖渗流破坏试验研究 |
| 3.1 试验装置及材料 |
| 3.2 试验方案 |
| 3.3 微震监测及结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 老空水对煤微观结构的影响机制研究 |
| 4.1 煤体带压浸泡设备及方法 |
| 4.2 煤体微观结构实验系统及观测 |
| 4.3 浸水条件下煤-水交互化学作用分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 含细观裂隙煤样的渗流试验研究 |
| 5.1 构建的渗流试验系统的目的与意义 |
| 5.2 渗流试验系统的技术指标与组成 |
| 5.3 开采扰动后裂隙发育煤岩渗流试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 煤矿采空区围岩(煤)渗流突水特征数值模拟 |
| 6.1 有限元软件简介 |
| 6.2 裂隙渗流模型及模拟研究 |
| 6.3 裂隙局部渗流模拟研究 |
| 6.4 围岩(煤)临界厚度计算模拟 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新性成果 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附表1 |
| 附表2 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（2）隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景概述 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩体破裂应力-渗流特征研究现状 |
| 1.2.2 岩体水力耦合下渗流特征研究现状 |
| 1.2.3 隧道突水灾害研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线图 |
| 1.4 主要创新点 |
| 第二章 施工扰动下隔水岩体应力-渗流特性试验研究 |
| 2.1 隔水岩体应力特征分析 |
| 2.2 岩石应力-渗流试验材料及方法 |
| 2.2.1 岩石试样及试验系统 |
| 2.2.2 试验方案 |
| 2.2.3 试验步骤 |
| 2.2.4 渗透率测量方法 |
| 2.3 岩石应力-渗流试验结果 |
| 2.3.1 试验结果概述 |
| 2.3.2 变形特性分析 |
| 2.3.3 强度特性分析 |
| 2.3.4 试样的破坏形态 |
| 2.3.5 岩石渐进破坏过程分析 |
| 2.3.6 基于能量理论的试样破坏过程分析 |
| 2.3.7 岩石损伤变形及渗透性演化特征 |
| 2.4 高渗压下岩石蠕变断裂分析 |
| 2.5 隔水岩体突水危险性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 水力耦合作用下单裂隙岩体渗流试验研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 试验材料及方法 |
| 3.2.1 岩石试样及加工 |
| 3.2.2 试验系统及试件安装 |
| 3.3 恒围压下剪切滑移试验 |
| 3.3.1 试验步骤 |
| 3.3.2 试验结果 |
| 3.4 变围压下剪切滑移试验 |
| 3.4.1 试验步骤 |
| 3.4.2 试验结果 |
| 3.5 极小位移作用后渗透率演化机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 隧道突水岩体应力-渗流演化模型试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型相似材料的研制 |
| 4.2.1 三维流固耦合相似理论 |
| 4.2.2 相似材料配置方案 |
| 4.2.3 相似材料性质试验分析 |
| 4.3 依托项目 |
| 4.3.1 工程概况 |
| 4.3.2 岩石试样制备 |
| 4.3.3 岩石的物理特征 |
| 4.4 模型试验系统研制 |
| 4.4.1 概述 |
| 4.4.2 试验系统介绍 |
| 4.5 试验一：隔水岩体渗流压力分布规律 |
| 4.5.1 试验方案 |
| 4.5.2 试验结果 |
| 4.6 试验二：隧道开挖隔水岩体应力渗流演化规律 |
| 4.6.1 相似材料及配比 |
| 4.6.2 试验方案 |
| 4.6.3 试验结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 隧道突水岩体渗透破坏机理研究 |
| 5.1 隔水岩体结构及其破坏类型 |
| 5.2 岩体应力-损伤-渗流理论分析 |
| 5.3 裂隙岩体水力劈裂分析及临界水压 |
| 5.3.1 裂隙岩体中水的作用 |
| 5.3.2 断裂力学基本原理 |
| 5.3.3 单裂纹水压劈裂临界水压分析 |
| 5.3.4 多裂纹水压劈裂临界水压分析 |
| 5.3.5 水压劈裂对裂隙岩体的影响分析 |
| 5.4 隔水岩体施工力学响应及其对防突性能的影响 |
| 5.4.1 数值模型 |
| 5.4.2 边界条件及模拟工况 |
| 5.4.3 工况一模拟结果 |
| 5.4.4 工况二模拟结果 |
| 5.4.5 开挖扰动下隔水岩体应力相关性 |
| 5.4.6 开挖扰动对隔水岩体防突性能的影响 |
| 5.5 隧道隔水岩体渗透破坏分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间参与的科研项目 |
| 纵向课题 |
| 横向课题 |
| 在读期间主要学术成果 |
| 学术论文 |
| 在读期间申请的专利 |
| 软件着作权 |
| 在读期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）水—力耦合作用下裂隙岩体渗流规律与突水机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 2 文献综述与研究内容 |
| 2.1 水-力耦合作用下裂隙岩体力学特性研究 |
| 2.2 水-力耦合作用下裂隙岩体渗流特性研究 |
| 2.3 水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏全过程研究 |
| 2.4 水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏数值模拟研究 |
| 2.5 水-力耦合研究存在的问题 |
| 2.6 研究内容及技术路线 |
| 2.6.1 主要研究内容 |
| 2.6.2 技术路线 |
| 3 水-力耦合作用下裂隙岩体渗流特性试验研究 |
| 3.1 材料选取及物理力学特征 |
| 3.1.1 材料选取、试样加工及细观测试 |
| 3.1.2 试样孔隙度及孔径测试 |
| 3.2 试验方案、设备及步骤 |
| 3.2.1 试验方案 |
| 3.2.2 试验设备及步骤 |
| 3.3 基于福希海默方程的非线性渗流行为分析 |
| 3.3.1 裂隙砂岩非线性渗流行为分析 |
| 3.3.2 福希海默系数的参数表达式 |
| 3.4 有效评估达西定律的适用性方法 |
| 3.4.1 归一化导水系数法 |
| 3.4.2 压力梯度比法 |
| 3.4.3 体积流量比法 |
| 3.5 福希海默系数探讨及裂隙砂岩渗流特性对比分析 |
| 3.5.1 福希海默系数探讨及物理意义 |
| 3.5.2 渗流特性对比分析 |
| 3.6 水-力耦合机制分析 |
| 3.6.1 有效应力系数确定 |
| 3.6.2 渗透率与法向应力关系分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏机制研究 |
| 4.1 试验方案、设备及步骤 |
| 4.1.1 试验方案 |
| 4.1.2 试验设备及步骤 |
| 4.2 水-力耦合作用下裂隙砂岩力学特性 |
| 4.2.1 裂隙砂岩渐进破坏应力-应变关系 |
| 4.2.2 裂隙砂岩渐进破坏阈值确定 |
| 4.2.3 强度特性分析 |
| 4.2.4 变形特性分析 |
| 4.3 基于声发射裂隙砂岩变形破坏演化规律 |
| 4.3.1 声发射监测技术及设备 |
| 4.3.2 基于声发射时序特征参数的变形破坏特征分析 |
| 4.3.3 基于声发射频域特征参数的变形破坏特征分析 |
| 4.4 水-力耦合作用下裂隙砂岩破坏模式分析 |
| 4.4.1 裂纹破坏类型分析 |
| 4.4.2 裂隙砂岩破坏模式分析 |
| 4.5 水-力耦合作用下裂隙砂岩变形破坏过程数值模拟研究 |
| 4.5.1 水-力耦合数值模型构建及参数设置 |
| 4.5.2 水-力耦合作用下裂隙砂岩数值模拟研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 水-力耦合作用下裂隙岩体变形破坏中渗透率演化研究 |
| 5.1 水压加载设备及方法 |
| 5.2 裂隙砂岩变形破坏过程中渗透率的演化规律 |
| 5.2.1 渗透率、应力与时间关系分析 |
| 5.2.2 不同倾角下渗透率的变化规律 |
| 5.2.3 渗透率与偏应力关系分析 |
| 5.3 裂隙砂岩变形破坏过程中渗透率演化的数值模拟研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 水-力耦合作用下底板突水通道形成机制及防治措施 |
| 6.1 工程概况 |
| 6.2 工程地质与水文地质 |
| 6.2.1 工程地质特征 |
| 6.2.2 水文地质情况 |
| 6.3 水-力耦合作用下裂隙岩体渐进破坏过程理论模型 |
| 6.3.1 水-力耦合控制方程 |
| 6.3.2 渗流与损伤耦合控制方程 |
| 6.4 煤层底板渐进破坏与渗流演化数值模拟研究 |
| 6.4.1 底板突水过程数值模型构建及参数 |
| 6.4.2 不同形状裂隙对底板破裂模式与渗流场的影响 |
| 6.4.3 组合裂隙下底板渐进破裂与渗流演化模拟结果分析 |
| 6.5 煤层底板裂隙岩体突水防治建议措施 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要工作及结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）煤矿底板突水机制与新型注浆材料加固机理及工程应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.2 选题目的与依据 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 底板突水机理研究现状 |
| 1.2.2 底板注浆加固材料研发现状 |
| 1.2.3 底板突水加固机理研究现状 |
| 1.2.4 底板突水防治技术研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.3.1 底板突水机理 |
| 1.3.2 岩体弱化裂隙扩展 |
| 1.3.3 奥灰底板注浆堵水加固材料 |
| 1.4 主要研究内容、技术路线与创新点 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.4.3 创新点 |
| 第二章 煤矿底板突水灾变特征及地质模型 |
| 2.1 底板突水影响因素分析 |
| 2.1.1 地下水因素 |
| 2.1.2 地质因素 |
| 2.1.3 工程因素 |
| 2.2 底板突水灾变条件 |
| 2.2.1 底板下承压含水层 |
| 2.2.2 地层渗透弱化 |
| 2.2.3 工作面采动影响 |
| 2.2.4 导水通道扩展 |
| 2.3 底板突水灾变特征 |
| 2.3.1 底板突水复杂性特征 |
| 2.3.2 底板突水时空特征 |
| 2.3.3 底板突水采动破坏特征 |
| 2.3.4 底板突水强危害性特征 |
| 2.4 底板突水地质模型 |
| 2.4.1 水文地质情况 |
| 2.4.2 地质模型力学简化 |
| 2.4.3 地质力学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 底板裂隙抗剪强度及突水机理 |
| 3.1 底板损伤弱化因素 |
| 3.1.1 裂隙粗糙度 |
| 3.1.2 承压水作用 |
| 3.1.3 界面力学参数分析 |
| 3.1.4 裂隙细观特征 |
| 3.2 底板裂隙受力分析 |
| 3.2.1 未突阶段受力分析 |
| 3.2.2 突水阶段受力分析 |
| 3.2.3 稳定阶段受力分析 |
| 3.2.4 底板裂隙稳定性分析 |
| 3.3 底板裂隙抗剪强度 |
| 3.3.1 节理裂隙突水过程 |
| 3.3.2 未突阶段抗剪强度模型 |
| 3.3.3 突水阶段抗剪强度模型 |
| 3.3.4 稳定阶段抗剪强度模型 |
| 3.4 底板整体受力分析 |
| 3.5 煤层底板起劈判据 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 煤矿奥灰底板含水层注浆改造效果数值分析 |
| 4.1 考虑裂隙网络的底板改造二维模型 |
| 4.1.1 岩体裂隙渗流控制方程 |
| 4.1.2 岩体离散裂隙网络生成 |
| 4.1.3 计算结果分析 |
| 4.2 奥灰底板含水层注浆改造三维模型 |
| 4.2.1 渗流与应力变形控制方程 |
| 4.2.2 三维有限元模型创建 |
| 4.3 煤层回采多场信息演化规律 |
| 4.3.1 渗流场演化规律 |
| 4.3.2 应力场演化规律 |
| 4.3.3 位移演化规律 |
| 4.3.4 塑性区演化规律 |
| 4.4 开挖稳定性及涌水量影响因素分析 |
| 4.4.1 注浆改造厚度的影响 |
| 4.4.2 注浆改造区参数的影响 |
| 4.4.3 奥灰岩层参数的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 煤矿底板加固材料研发与性能分析 |
| 5.1 材料组分可行性分析 |
| 5.1.1 普通硅酸盐水泥(PO 42.5) |
| 5.1.2 煤矸石 |
| 5.1.3 粘土 |
| 5.2 粒度级配 |
| 5.3 流动度 |
| 5.4 初凝及终凝时间 |
| 5.5 结石体抗折及抗压强度 |
| 5.6 结石体抗渗性 |
| 5.7 不同龄期结石体XRD及SEM分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 新型绿色奥灰含水层注浆材料工业生产与现场试验 |
| 6.1 新型奥灰含水层注浆材料生产工艺 |
| 6.1.1 煤矸石破碎工艺 |
| 6.1.2 材料粉磨工艺 |
| 6.1.3 原料混合工艺 |
| 6.2 试验现场概况 |
| 6.2.1 工程概况 |
| 6.2.2 水文地质分析 |
| 6.2.3 工作面物探勘察 |
| 6.3 注浆治理及现场监测方案设计 |
| 6.3.1 注浆治理方案设计 |
| 6.3.2 现场监测方案设计 |
| 6.4 注浆治理现场试验及结果分析 |
| 6.4.1 现场注浆治理与监测 |
| 6.4.2 实验结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参与的项目 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间获得/申请的专利 |
| 博士期间参与的科研项目 |
| 博士期间获得奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）超大采高综放开采覆岩-土复合结构动态响应及水害预警（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 研究区自然地理条件与地质概况 |
| 2.1 矿区概况 |
| 2.2 地层与构造特征 |
| 2.3 水文地质条件 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 侏罗系煤层覆岩-土结构特征及其工程地质性质 |
| 3.1 上覆地层组合结构特征 |
| 3.2 上覆岩土体宏观结构特征 |
| 3.3 上覆岩土体微观组构特征 |
| 3.4 覆岩土体物理-力学性质 |
| 3.5 覆岩组构参数与其物理-力学性质之间的关系 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 不同采动应力路径下覆岩损伤与渗透性演化规律 |
| 4.1 试验原理及方法简介 |
| 4.2 不同采动应力路径下砂岩的变形与强度特征 |
| 4.3 不同采动应力路径下砂岩损伤与渗透性演化规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 超大采高综放采场覆岩-土复合结构动态响应特征 |
| 5.1 基于分布式光纤传感技术对采动覆岩-土体变形破坏动态监测 |
| 5.2 基于光纤光栅传感技术对采场覆岩-土体位移及含水性变化动态监测 |
| 5.3 采动覆岩导水裂隙带发育高度理论分析 |
| 5.4 采动覆岩-土体变形破坏数值模拟分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 超大采高综放工作面顶板水害预测与预警 |
| 6.1 超大采高综放117工作面概况 |
| 6.2 117工作面充水条件 |
| 6.3 117工作面顶板砂层潜水水害预测与预警 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新性成果 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）采动覆岩离层时空演化及突水危险源动态辨识（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.3 存在问题及发展趋势 |
| 1.4 关键科学问题、目标、内容及技术路线 |
| 2 研究区地质特征及水害概况 |
| 2.1 鄂尔多斯盆地地质概况 |
| 2.2 崔木煤矿地质条件及涌(突)水特征 |
| 2.3 离层水涌水特点 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 离层时空演化特征 |
| 3.1 离层产生条件及影响因素 |
| 3.2 离层发育时空演化力学模型 |
| 3.3 采动覆岩离层时空演化的物理模拟与数值模拟 |
| 3.4 离层发育时空演化及分布特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 离层水害动态致灾机理分析 |
| 4.1 离层突水机理及分类 |
| 4.2 积水离层动态演化的相似材料模拟 |
| 4.3 积水离层动态演化的数值模拟 |
| 4.4 充水离层力学模型 |
| 4.5 离层扩容机理 |
| 4.6 离层水害动态演化过程 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 离层突水危险源动态辨识 |
| 5.1 离层水害危险源辨识决策因素 |
| 5.2 基于AHP-EGM离层水害危险源辨识模型 |
| 5.3 基于熵权法离层水害危险源辨识模型 |
| 5.4 AHP-EGM-EW综合辨识模型及准则 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 离层水害危险源防控 |
| 6.1 FAHP离层水害危险源防范模型 |
| 6.2 离层水害防治方法 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（7）邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰突水机理及防治关键技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 底板突水理论研究现状 |
| 1.2.2 深部开采防治水研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2.邯邢矿区水文地质特征 |
| 2.1 邯邢矿区水文地质特征研究 |
| 2.1.1 矿区地质特征 |
| 2.1.2 区域水文地质特征 |
| 2.2 邯邢矿区奥灰峰峰组岩溶发育规律研究 |
| 2.2.1 奥陶系峰峰组地层结构特征 |
| 2.2.2 奥陶系峰峰组岩溶发育特征 |
| 2.2.3 奥陶系峰峰组垂向分层特征 |
| 2.3 邯邢矿区深部开采矿井充水因素分析 |
| 2.3.1 深部开采煤层底板奥灰水突水案例分析 |
| 2.3.2 深部开采煤层底板奥灰水突水通道分析 |
| 2.4 小结 |
| 3.邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰水突水机理研究 |
| 3.1 采动对煤层底板岩层的扰动影响研究 |
| 3.1.1 深部开采煤层底板岩层破坏深度研究 |
| 3.1.2 深部开采底板应力重分布规律 |
| 3.2 裂隙活化带发育规律研究 |
| 3.2.1 裂隙活化的应力条件研究 |
| 3.2.2 底板裂隙活化带分析 |
| 3.3 裂隙活化带发育规律的数值模拟 |
| 3.3.1 正常连续推采条件下底板裂隙活化带发育研究 |
| 3.3.2 停采对底板裂隙活化带的影响研究 |
| 3.4 潜在导升带内裂隙分布规律研究 |
| 3.4.1 裂隙分布规律研究 |
| 3.4.2 薄层灰岩对裂隙导升高度的影响研究 |
| 3.5 邯邢矿区深部开采突水概率研究 |
| 3.6 深部开采煤层底板奥灰水突水机理综合分析 |
| 3.7 小结 |
| 4.邯邢矿区深部开采奥灰水防治关键技术 |
| 4.1 地面区域探查治理关键技术 |
| 4.1.1 钻探探查技术研究 |
| 4.1.2 注浆技术研究 |
| 4.1.3 地面区域探查治理的技术难点 |
| 4.2 裂隙内浆液扩散机理研究 |
| 4.3 深部条件下奥灰岩中受注介质类型研究 |
| 4.4 浆体粘滞性时变过程研究 |
| 4.4.1 现场试验设计 |
| 4.4.2 不同水灰比水泥单液浆的粘滞性变化 |
| 4.4.3 钻井液对水泥单液浆粘滞性的影响研究 |
| 4.5 奥灰富水层注浆浆液控制技术及工艺参数 |
| 4.6 小结 |
| 5.工程实例应用 |
| 5.1 邢东矿水文地质条件及突水原因分析 |
| 5.1.1 煤层底板岩层水文地质条件 |
| 5.1.2 深部开采煤层底板奥灰突水原因分析 |
| 5.2 奥灰区域治理改造方案 |
| 5.3 治理效果分析 |
| 5.3.1 奥灰单位吸水率变化分析 |
| 5.3.2 异常导升通道探查分析 |
| 5.3.3 现有突水点水量变化分析 |
| 6.结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 华北型煤田东缘区域地质及水文地质条件 |
| 2.1 区域赋煤构造及含水层 |
| 2.2 深部煤层开采底板突水水源水文地质特征 |
| 2.3 煤系基底奥陶系灰岩含水层水文地质特征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 深部开采底板变形破坏原位动态监测 |
| 3.1 分布式光纤动态监测底板采动变形破坏 |
| 3.2 对比分析光纤实测与传统解析和原位探查 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 深部开采煤层底板破坏机理和突水模式研究 |
| 4.1 深部开采煤层底板破裂分布动态演化规律 |
| 4.2 深部煤层开采底板突水模式 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 深部开采底板突水危险性非线性预测评价方法 |
| 5.1 深部煤层开采底板破坏深度预测 |
| 5.2 下组煤开采底板突水危险性评价研究及应用 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 深部开采底板水害治理模式及关键技术 |
| 6.1 底板水害治理模式和效果评价方法 |
| 6.2 底板水害治理模式和治理效果评价的应用 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新性成果 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）矿井突水实时监测预警的理论研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 2 恒源煤矿矿井地质及水文地质概况 |
| 2.1 矿区自然地理概况 |
| 2.2 矿区地质条件 |
| 2.3 矿区水文地质条件 |
| 3 煤矿突水的监测指标体系研究 |
| 3.1 矿井突水监测指标的可测性分析 |
| 3.2 矿井突水监测指标的可行性分析 |
| 3.3 矿井突水指标的等级划分 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 恒源煤矿底板突水危险性评价 |
| 4.1 Ⅱ632和Ⅱ633工作面煤层底板危险性评价 |
| 4.2 Ⅱ632和Ⅱ633工作面流场演化模拟 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 矿井突水单因素预警模型的构建 |
| 5.1 预警指标的监测设备及阈值确定理论 |
| 5.2 指标异常预警判别准则 |
| 5.3 指标分级预警判别准则 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 矿井突水风险综合预警模型的构建 |
| 6.1 矿井底板突水的风险评价矩阵建立 |
| 6.2 矿井底板突水多因素预警模型构建 |
| 6.3 基于BP神经网络的多因素预警模型构建 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）煤层覆岩离层突水灾害演变机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 研究方法和技术路线 |
| 2 离层水害矿区上下位岩层的成分及物理力学特征 |
| 2.1 不同岩层的矿物成分分析 |
| 2.2 相邻岩层的力学特征 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 岩石连续损伤统计本构模型 |
| 3.1 基于统计强度理论的损伤演化方程 |
| 3.2 基于连续损伤力学的损伤本构方程 |
| 3.3 岩石微元强度分布函数 |
| 3.4 基于等围压三轴岩石压缩实验的统计损伤本构模型 |
| 3.5 本构模型参数求解与试验验证 |
| 3.6 考虑水对岩石弱化作用的统计损伤本构模型 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 基于薄板理论的离层突水判定与预测方法 |
| 4.1 岩板理论 |
| 4.2 离层形成的力学条件 |
| 4.3 离层位置判定流程 |
| 4.4 离层空间水体特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 离层水的渗流-裂隙流-涌流不同流态流动规律研究 |
| 5.1 覆岩采动裂隙分布特征研究 |
| 5.2 离层水的渗流-裂隙流-涌流流态描述 |
| 5.3 离层突水过程求解思路 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 离层突水相似材料模型试验研究 |
| 6.1 覆岩原模型与相似模型相似性分析 |
| 6.2 三维离层突水相似模型试验系统 |
| 6.3 相似模型材料 |
| 6.4 相似模拟试验步骤 |
| 6.5 相似模拟试验结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 离层水害防治方法研究与应用 |
| 7.1 基于离层判定方法的园子沟煤矿离层水害研究 |
| 7.2 覆岩离层现场研究 |
| 7.3 离层突水灾害防治方法 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新性成果 |
| 8.3 研究展望 |
| 附录 1 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、3_222工作面突水灾害成因与治理技术（论文参考文献）
- [1]积水采空区围岩（煤）导水通道形成机理研究[D]. 罗斌. 中国矿业大学, 2021
- [2]隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究[D]. 李志强. 山东大学, 2021
- [3]水—力耦合作用下裂隙岩体渗流规律与突水机理研究[D]. 张英. 北京科技大学, 2020
- [4]煤矿底板突水机制与新型注浆材料加固机理及工程应用研究[D]. 王慧涛. 山东大学, 2020(11)
- [5]超大采高综放开采覆岩-土复合结构动态响应及水害预警[D]. 王振康. 中国矿业大学, 2020
- [6]采动覆岩离层时空演化及突水危险源动态辨识[D]. 马荷雯. 中国矿业大学, 2020(03)
- [7]邯邢矿区深部开采煤层底板奥灰突水机理及防治关键技术[D]. 胡宝玉. 煤炭科学研究总院, 2020(08)
- [8]深部开采底板破裂分布动态演化规律及突水危险性评价[D]. 胡彦博. 中国矿业大学, 2020(01)
- [9]矿井突水实时监测预警的理论研究[D]. 王鑫. 中国矿业大学, 2020(03)
- [10]煤层覆岩离层突水灾害演变机理研究[D]. 吴禄源. 中国矿业大学, 2020