煤层开采底板承压水导升模拟试验系统研制与应用

张保良^1,2，郭惟嘉^1,2，张新国^1,2，沈宝堂^1,3，张涛⁴，孔贺¹

1. 山东科技大学矿业与安全工程学院2. 山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地3. The Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation4. 山东能源枣庄矿业(集团)有限责任公司柴里煤矿

摘 要：为深入分析煤层底板承压水导升规律和直观展现突水通道形成过程,基于现有的二维相似材料模拟试验台研制了煤层底板承压水导升模拟试验系统。该系统包括二维相似模拟试验台(改造后)、承压水加载系统、承压水导升系统和计算机监测系统。运用研制的系统进行了尺寸为1 900 mm×220 mm×1 800 mm的模型铺设、开挖及监测。试验结果表明:该系统将柔性水囊、导水脉络和突水口组合成一个整体,避免了一般模型底板加载压力不均衡,解决了含压水箱与模型之间的密封难题;在水压达到0.03 MPa条件下,随着工作面推进距离增大,承压水导升高度不断升高,采空区中部出水量最大,导升高度最高;承压水沿阻力最小、距离最短的线路突出,且突水通道形成呈现突发、干脆特点;底板岩层受采动矿压和承压水水压产生的压剪作用,应力值出现"负—正—负"变化趋势。

关键词：煤层开采;承压水导升;底板突水;相似模拟;