帶壓開採煤層底板阻隔水性能的力學分析及應用（簡體書）

帶壓開採面臨的關鍵技術問題是如何預測和防治采場底板突水事故的發生，實現安全開採，而對煤層底板阻隔水性能的正確評價是預測和防治底板突水的主要依據。《帶壓開採煤層底板阻隔水性能的力學分析及應用》基於岩層控制的關鍵層理論，針對采場底板隔水岩層的構造及物理力學特徵，綜合應用理論分析、數值模擬、物理模擬等方法與手段，系統地研究了采場底板隔水岩層的隔水性能及突水機理，研究成果可為承壓水上煤層的安全開採提供理論參考。《帶壓開採煤層底板阻隔水性能的力學分析及應用》作者一直從事力學與岩土工程交叉學科的科學研究工作，主要研究方向為岩石力學及工程、滲流力學，在岩石斷裂理論、岩體結構力學行為及破壞過程的仿真分析、煤礦水害發生機理及防治、多物理場耦合問題的數值模擬等方面取得較好的研究進展。

前言1 緒論1.1 研究目的和意義1.2 研究目標1.3 研究內容1.4 研究思路1.5 研究方法與技術路線1.6 主要創新點2 采場底板突水研究現狀2.1 采場底板突水的類型2.2 國內外研究概況2.2.1 底板突水的理論研究2.2.2 底板突水的模擬研究2.2.3 底板突水的預測預報研究2.2.4 礦井突水防治理論研究2.3 采場底板突水研究應解決的主要問題3 采場底板隔水關鍵層模型及力學分析3.1 承壓水底板隔水關鍵層的力學模型3.1.1 底板隔水岩層的組合特徵3.1.2 底板隔水關鍵層的力學模型3.2 承壓水底板隔水關鍵層的力學特性分析3.2.1 隔水關鍵層的正應力3.2.2 隔水關鍵層的剪應力3.2.3 隔水關鍵層的變形3.3 底板隔水關鍵層破斷特徵3.3.1 岩石的強度準則3.3.2 采動破壞深度的確定3.3.3 底板采動破壞深度的計算3.3.4 底板采動破壞深度的簡化計算3.4 底板隔水關鍵層的形成條件與判定3.5 本章小結4 承壓水底板隔水關鍵層隔水性能的數值模擬4.1 承壓水底板隔水關鍵層的破壞特徵4.1.1 數值計算模型的建立4.1.2 底板隔水關鍵層的應力分佈特徵4.1.3 底板隔水關鍵層的變形特徵4.1.4 底板隔水關鍵層的塑性區分佈特徵4.2 底板隔水關鍵層的裂隙分佈及演化特徵4.2.1 數值計算模型的建立4.2.2 底板隔水層裂隙發育及貫通過程4.2.3 底板應力分佈特徵4.2.4 底板變形特徵4.2.5 水流矢量分佈特徵4.3 不同岩層組合對底板隔水關鍵層隔水性能的影響4.3.1 數值計算模型及計算方案4.3.2 對底板隔水層裂隙分佈的影響4.3.3 對底板隔水層應力分佈的影響4.3.4 對底板隔水層變形的影響4.3.5 對底板隔水層水流矢量分佈的影響4.4 承壓水水頭對底板隔水關鍵層隔水性能的影響4.4.1 對底板隔水層裂隙分佈的影響4.4.2 對底板隔水層應力分佈的影響4.4.3 對底板隔水層變形的影響4.4.4 對底板隔水層水流矢量分佈的影響4.5 底板隔水關鍵層的阻隔水性能綜合分析4.5.1 工作面推進距離對底板阻隔水性能的影響4.5.2 岩層組合方式對底板隔水關鍵層隔水性能的影響4.5.3 承壓水水頭對底板關鍵層隔水性能的影響4.6 本章小結5 采場底板突水的物理模擬研究5.1 物理模擬地質條件5.2 相似材料模型及試驗系統5.2.1 相似原理與相似比5.2.2 模型及加載系統設計5.3 試驗方案與試驗過程5.3.1 試驗方案5.3.2 試驗過程5.4 試驗結果分析5.4.1 采場圍岩的變形及破壞特徵5.4.2 底板隔水層裂隙產生、擴展貫通特徵5.4.3 不同組合情況下隔水關鍵層阻隔水特性比較5.5 本章小結6 水力劈裂作用對隔水關鍵層的隔水性能的影響6.1 水力劈裂的涵義及應用6.2 裂隙岩體中的水力劈裂作用6.3 複雜應力狀態下岩體水力劈裂作用6.3.1 壓剪狀態下水力劈裂作用6.3.2 拉剪狀態下水力劈裂作用6.4 水力劈裂對底板隔水關鍵層的作用分析6.4.1 承壓水對底板隔水關鍵層裂隙的水楔作用6.4.2 承壓水導升帶範圍的確定6.5 承壓水對底板隔水關鍵層隔水效應影響分析6.6 本章小結7 采場底板突水危險性評價及防治實踐7.1 徐州龍固礦某工作面開採地質條件7.2 工作面底板隔水關鍵層組成特徵7.3 工作面底板隔水關鍵層隔水性能分析7.3.1 數值計算模型及計算方案7.3.2 底板隔水關鍵層破斷特徵7.3.3 底板隔水關鍵層的滲流特徵7.3.4 底板隔水關鍵層的隔水性能評價7.4 采場底板突水防治原理及措施7.4.1 底板隔水關鍵層強度對隔水性能的影響7.4.2 底板隔水關鍵層的注漿加固措施7.4.3 應用效果分析7.5 本章小結8 主要結論參考文獻