煤炭科学技术

作者：舒宗运, 何标庆, 黎灵,

关键词：离层突水, 突变理论, 冲击能, 突水位置预测, 关键层破断,

覆岩的离层突水水害逐渐成为了一种主要水害，使得离层突水机理研究成为了亟需解决的难题，为了弄清离层突水过程，研究离层突水机理这一关键问题，以突变理论、结构力学及材料力学等理论为基础，通过覆岩离层中的关键层的受力分析，建立了离层关键层的力学模型；以能量分析为出发点，求得了离层关键层的总势能函数表达式；以力学平衡为前提，构建了用能量来表达的离层关键层发生破断的尖点突变模型，并计算了离层关键层破断后释放的冲击能；从能量守恒及离层下伏软岩隔水层的力学性质分析出发，提出了软弱隔水层吸收关键层破断释放的冲击能后，发生“压裂”和“劈裂”2种离层水突涌模式，并预测了工作面发生离层突水的位置。最后，以郭家河煤矿特厚煤层3煤的离层突水为例，在充分分析地质条件及水文地质条件的基础上，凭借现场实测、室内试验、理论分析等多种手段，对文中提出的离层突水机理进行了应用 。研究结果表明：离层关键层的突然破断是一种能量跃迁方式，可用尖点突变模型来解释；提出的导水裂隙带范围内“压裂”和“劈裂”2种突水模式能预测离层突水位置；离层突水预测位置与实际发生的离层突水位置基本一致。

来源：2020年第5期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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