1、本文圍繞奧陶系石灰?guī)r推覆體含水層下煤層開采過程中覆巖應(yīng)力和承壓含水層孔隙水壓力采動響應(yīng)這一科學(xué)問題展開研究。論文以安徽省錢營孜煤礦東一采區(qū)32煤層的開采為工程地質(zhì)原型，建立了研究區(qū)采動水文地質(zhì)工程地質(zhì)模型；基于巖體斷裂的強度準(zhǔn)則和壓剪應(yīng)力作用下裂紋止裂的臨界條件，推導(dǎo)了奧陶系石灰?guī)r推覆體含水層下煤層開采導(dǎo)水裂隙帶高度的計算公式；研制了奧陶系石灰?guī)r推覆體含水層下煤層開采的相似模型試驗裝置；開展了奧陶系石灰?guī)r推覆體含水層下煤層開采的相似模型

2、試驗；最后，利用數(shù)值模擬對采場塑性區(qū)發(fā)育特征、巖層移動、覆巖應(yīng)力和承壓含水層孔隙水壓力變化進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了奧陶系石灰?guī)r推覆體含水層下煤層開采響應(yīng)研究的采動水文地質(zhì)工程地質(zhì)模型。模型綜合考慮了采場的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和開采條件。工程地質(zhì)條件包括工程地質(zhì)類型的物理力學(xué)參數(shù)、結(jié)構(gòu)面特征和原巖應(yīng)力場等；水文地質(zhì)條件包括隔水層和含水層巖性、富水性、連通性以及水文地質(zhì)邊界條件等；開采條件包括煤層開采方法和

3、頂板管理方法。⑵推導(dǎo)了奧陶系石灰?guī)r推覆體含水層下煤層開采導(dǎo)水裂隙帶高度的計算公式。該公式基于巖體斷裂強度準(zhǔn)則和脆性材料在壓剪應(yīng)力作用下裂紋止裂的臨界條件，從損傷巖體裂紋擴展演化的角度，綜合考慮了采場的構(gòu)造應(yīng)力、斷層的影響、滲流場對應(yīng)力場的力學(xué)作用和水對巖石的軟化作用。應(yīng)用該公式對錢營孜煤礦東一采區(qū) E3213工作面導(dǎo)水裂隙帶高度進行計算，并將計算結(jié)果與已有的導(dǎo)水裂隙帶高度的計算公式進行對比分析，結(jié)果表明本文的公式提高了導(dǎo)數(shù)裂隙帶高度的計

4、算精度。⑶研制了奧陶系石灰?guī)r推覆體含水層下煤層開采覆巖應(yīng)力和承壓含水層水壓力采動響應(yīng)的相似模型試驗裝置。該裝置由模型箱體、供水系統(tǒng)、應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)、水壓監(jiān)測系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)五個部分構(gòu)成。裝置的設(shè)計實現(xiàn)了煤層的分步開采過程，并有效地控制了試驗過程中材料箱體的臌脹變形。⑷利用研制的裝置開展了奧陶系石灰?guī)r推覆體含水層下煤層開采覆巖應(yīng)力和承壓含水層孔隙水壓力響應(yīng)的相似模型試驗。結(jié)果表明，采動覆巖應(yīng)力和承壓含水層孔隙水壓力的變化規(guī)律受到開采活動和

5、地質(zhì)構(gòu)造的共同影響，與DF200斷層的水平距離、覆巖位置的不同對覆巖應(yīng)力和孔隙水壓力響應(yīng)有密切的影響?？紫端畨毫Φ淖兓憩F(xiàn)為隨開采距離的增加逐漸增大的趨勢?？紫端畨毫ΡO(jiān)測點位于采空區(qū)前方的奧陶系石灰?guī)r含水層內(nèi)，在試驗設(shè)計的推進開采范圍內(nèi)，未發(fā)生突水現(xiàn)象。⑸對采場的流固耦合作用進行了數(shù)值模擬研究，揭示了斷層剪切活化、覆巖應(yīng)力及含水層孔壓變化等的耦合作用。結(jié)果表明，采動效應(yīng)引起了 DF200斷層沿斷層面約90m范圍的剪切破壞，斷層剪切破壞的