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承压水上采场底板应力场分布及隔水层破断机理 - Journal of
第４４卷第１１期 煤 炭 科 学 技 术 Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．１１
２０１６年 １１月 Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏｖ． ２０１６
承压水上采场底板应力场分布及隔水层破断机理
师皓宇，石建军，田 多，许海涛
（华北科技学院，北京 １０１６０１）
３Ｄ
摘 要：为实现承压水上安全开采，以新集一矿承压水上开采为工程背景，采用ＦＬＡＣ 软件计算分析
了承压水上采场底板应力分布规律，并基于固支梁理论推导了隔水层发生拉伸破断、剪切破断的力学
判据。 结果表明：隔水层发生破断位置在采场煤壁附近，隔水层承载能力随着隔水层厚度、抗拉强度、
抗剪强度的增大而增大，随着工作面倾斜长度的增大而减小。 利用该判据计算可知，该工作面底板隔
水层所受水压大于１．７８ ＭＰａ 时易发生剪切破断。 最后提出突水防治措施有：一是提高煤壁附近底板
的承载能力；二是根据承压水压缩短工作面倾斜长度。
关键词：采场底板；承压水；隔水层；破断机理
－ － －
中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：０２５３ ２３３６（２０１６）１１ ００４７ ０４
Ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｏｐｅ ｆｌｏｏｒ ｏｖｅｒ ｃｏｎｆｉｎｅｄ
ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｑｕｉｆｕｇｅ
Ｓｈｉ Ｈａｏｙｕ，Ｓｈｉ Ｊｉａｎｊｕｎ，Ｔｉａｎ Ｄｕｏ，Ｘｕ Ｈａｉｔａｏ
（Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１６０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏａｃｈｉｅｖｅ ｓａｆｅｍｉｎｉｎｇａｂｏｖｅｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒ，ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ ｍｉｎｉｎｇｆｌｏｏｒ ｏｖｅｒ ｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ
３Ｄ
ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＦＬＡＣ ，ｔａｋｉｎｇ Ｘｉｎｊｉ Ｎｏ．１Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ ａｓ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｂｏｔｈ ｆｏｒ ｔｅｎｓｉｌｅ ｆａｉｌｕｒｅ
ａｎｄ ｓｈｅａｒ ｆａｉｌｕｒｅｏｆ ｔｈｅ ａｑｕｉｆｕｇｅｗｅｒｅ ｄｅｒｉｖｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｃｌａｍｐｅｄｂｅａｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ ｂｒｅａｋｄｏｗｎｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｑｕｉ⁃
ｆｕｇｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｗａｌｌ，ａｎｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｑｕｉｆｕｇｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈ ｉｔｓ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈｗｈｉｌｅ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｆａｃｅ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｉｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｒｉｔｅｒｉａ，ｉｔ ｗａｓ ｋｎｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅｆｌｏｏｒ ａｑｕｉｆｕｇｅ ａｔ ｏｎｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ
ｗａｓ ａｐｔ ｔｏ
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