3-注浆加固工作面底板突水“孔隙-裂隙升降型”力学模型——许延春.ppt

（4）运用孔隙裂隙弹性体理论，结合损伤力学、断裂力学和矿山压力理论，构建了注浆加固工作面底板突水“孔隙-裂隙升降型”力学模型。研究成果对华北型煤田工作面底板突水事故的防治工作有指导意义。6结论**谢谢！?????????????????????????????????????????????????????西南交通大学经管学院**注浆加固工作面底板突水“孔隙裂隙岩体升降型”力学模型汇报人：许延春博士，研究员，博导研究人：许延春，李见波单位：中国矿业大学（北京）**6结论5采动提升岩体类型的机理及突水结构力学模型4注浆加固降低岩体类型的作用机理3孔隙-裂隙岩体类型提纲1问题提出2研究思路1问题提出底板水患在中国华北型煤田十分普遍，突水系数：正常条件，Ts≥0.1MPa/m；复杂地质条件,Ts≥0.06MPa/m防治水技术疏水降压，但奥灰等强补给源难以实施；底板注浆加固改造，目前为主要方法，多个大水矿区采用，包括肥城，峰峰，焦作等底板注浆加固后，工作面突水事故及突水量大幅度下降底板注浆加固后，工作面也发生突水事故2006年以来，焦作矿区有8个底板注浆加固工作面发生了突水事故。“垂直的、小范围的导水通道”特点以往学者们对工作面底板突水的机理进行了大量研究，提出多种突水模型但是对于工作面底板注浆加固后再突水的机理研究很少，尚未形成突水力学模型有必要研究力学模型，指导工作面防治水2研究思路认为注浆加固后工作面底板发生出水的过程经过3个不同阶段：第一阶段为底板岩体原始裂隙状态，分为连通裂隙与非连通裂隙状态，运用孔隙裂隙弹性体理论划分4种岩体类型；第二阶段，注浆加固主要改变岩体裂隙状态，主要是裂隙得到充填，使连通性降低。第三阶段，采动影响改变岩体性质，主要是原有裂隙的扩张及连通，也可能产生新裂隙，使连通性增强。裂隙类型降低原始裂隙裂隙类型升高注浆加固采动影响3孔隙-裂隙岩体类型孔隙裂隙弹性理论是研究流体或热流体在裂缝性非均质多孔介质中流动的基本理论。（白矛、刘天泉.孔隙裂隙弹性理论及应用导论.石油工业出版社.1999年）参照该理论对双重孔隙介质的划分，按照底板岩体的破碎程度和裂隙连通性，将岩体大致分为4种类型。分别为：完整隔水岩体（Ⅰ型）、非连通裂隙岩体（II型）、连通裂隙岩性（III型）和破碎岩体（IV型）。1）完整隔水岩体（Ⅰ型）（1）Ⅰ型底板岩层完整，裂隙少，连通性差，无断层影响。则宏观上基本符合单一孔隙体模式，例如完整的厚层泥岩类，一般为隔水层考虑有效应力影响及孔隙压力的一般应力-应变关系可表示为：、其中，分别为应变张量和应力张量；p是流体压力，E是杨氏模量，ν是泊松比，H是比奥常数。σkk是静水压力，可以写成：σkk＝σ1+σ2+σ3。、其中，k为渗透率，c*是集总可压缩性。固体变形控制方程为：式中，λ是拉梅常数，G是剪切模量，ui是位移。流体控制方程为：2）II型裂隙岩层（2）II型岩层中存在裂隙，断层等明显强度弱面，但不贯通；例如，粉砂岩层或不导水断层影响的泥岩层。弱含水层、该种类型岩层通常认为由于裂隙的存在而把岩体介质分成岩隙（裂隙体）和岩基（孔隙体）。孔隙称为原生孔隙，裂隙体中的裂隙称为次生孔隙。该模型的固体变形控制方程：式中，m=1和2，分别代表岩基和岩隙。、相应的流体相控制方程为：式中，k是等效单渗透率值，或总体系统的平均渗透率；Γ是表征因压差；ΔP引起的裂隙流体和扎隙流体交换强度的流体交换速率；其前面的正号表示从孔隙中流出，负号表示流人孔隙中。3）Ⅲ型导水岩层（3）Ⅲ型该种类型岩层是在Ⅱ型不导水裂隙岩层基础上进一步发育形成的，裂隙通连导水，但储水空间小。例如砂岩、薄层灰岩等裂隙含水体等。、该模型的固体相控制方程与非贯通裂隙模型方程形式相同:、相应的流体相控制方程为：式中，Km为m相的渗透率4）Ⅳ型导、储水岩层（4）Ⅳ型底板岩层比较破碎，表现为即有主裂隙通道，又有次生裂隙通道，出水几率很高；例如：裂隙、岩溶性灰岩含水层等。、该模型的固体变形控制方程：该模型的固体相控制方程与非贯通裂隙模型方程形式相同。式中，m=1、2和3，分别代表孔隙、裂隙和裂缝。、相应的流体相控制方程为：式中