带压开采陷落柱突水影响因素数值模拟

发布时间：2018-06-20 12:30

本文选题：安全工程 + 带压开采　；参考：《安全与环境学报》2015年04期

【摘要】：为研究承压水压与煤层陷落柱位置这两种因素对陷落柱突水的影响,在分析固流耦合数学模型的基础上,利用数值模拟软件FLAC3D,以双柳矿地质条件为背景,分别对3 MPa和5 MPa承压水压下开采上、下两组煤4种情况进行模拟,分析陷落柱及其周边围岩的渗流-塑性破坏耦合场、应力场和位移场的变化。结果表明:随着工作面推进至接近陷落柱,工作面前方集中应力场与柱体周边应力场发生耦合,并出现应力集中,当水压为5 MPa开采上组煤时应力集中系数最大,最容易形成突水危险区域;当上组煤工作面距离陷落柱为30m时,陷落柱渗流场与集中应力场开始连通,在开采下组煤时这一距离比上组煤扩大15~20 m;煤层底板随工作面推进发生压缩-膨胀周期变化,引起拉伸、剪切破坏。
[Abstract]:In order to study the influence of confined water pressure and coal seam collapse pillar position on collapse pillar water inrush, on the basis of analyzing the mathematical model of solid-current coupling, the numerical simulation software FLAC3D is used to set the geological conditions of Shuangliu Mine as the background. Under 3 MPA and 5 MPA pressure water pressure, respectively, four groups of coal were simulated, and the seepage plastic failure coupling field, stress field and displacement field of the collapse column and surrounding rock were analyzed. The results show that as the working face moves to near the collapse column, the stress concentration field in front of the face is coupled with the stress field around the cylinder, and the stress concentration factor is the largest when the water pressure is 5 MPA. It is easy to form the dangerous area of water inrush, when the distance between the coal face and the collapse pillar is 30 m, the seepage field of the collapse pillar and the concentration stress field begin to communicate. This distance is 1520 m longer than that of the upper group, and the coal floor changes with the advancing of the coal face, resulting in tensile and shear failure.
【作者单位】：河南理工大学能源科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51374093,51104058) 教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(20114116120005)
【分类号】：TD745

【参考文献】

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1 许进鹏;梁开武;徐新启;;陷落柱形成的力学机理及数值模拟研究[J];采矿与安全工程学报;2008年01期

2 王家臣;杨胜利;;采动影响对陷落柱活化导水机理数值模拟研究[J];采矿与安全工程学报;2009年02期

3 李永军;彭苏萍;;华北煤田岩溶陷落柱分类及其特征[J];煤田地质与勘探;2006年04期

4 张茂林;尹尚先;;华北型煤田陷落柱形成过程研究[J];煤田地质与勘探;2007年06期

5 刘国林;尹尚先;王延斌;;华北型煤田岩溶陷落柱顶底部剪切破坏突水模式[J];煤炭科学技术;2007年02期

6 尹尚先,王尚旭;陷落柱影响采场围岩破坏和底板突水的数值模拟分析[J];煤炭学报;2003年03期

7 尹尚先,武强,王尚旭;华北岩溶陷落柱突水的水文地质及力学基础[J];煤炭学报;2004年02期

8 宋彦琦;王兴雨;程鹏;彭长剑;徐爽;;椭圆形陷落柱厚壁筒突水模式力学判据及数值模拟[J];煤炭学报;2011年03期

9 杨栋,赵阳升;裂隙状采场底板固流耦合作用的数值模拟[J];煤炭学报;1998年01期

10 尹尚先,武强,王尚旭;华北煤矿区岩溶陷落柱特征及成因探讨[J];岩石力学与工程学报;2004年01期

【共引文献】

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2 朱万成;魏晨慧;张福壮;杨天鸿;;流固耦合模型用于陷落柱突水的数值模拟研究[J];地下空间与工程学报;2009年05期

3 冯树国;王睿;;陷落柱在钻探中的识别特征及其形成机理研究[J];北京工业职业技术学院学报;2010年03期

4 黄志安;童海方;张英华;李示波;倪文;宋建国;邢奕;;采空区上覆岩层“三带”的界定准则和仿真确定[J];北京科技大学学报;2006年07期

5 马火林;张泽宇;潘和平;高志强;;煤层水平钻孔探测陷落柱测井方法设计[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2010年03期

6 李飞;张智;曹志勇;李晶;;陷落柱地震波场特征分析[J];地球物理学进展;2009年03期

7 曹志勇;王伟;王峗;;煤层陷落柱散射波数值模拟与成像[J];地球物理学报;2012年05期

8 毕雅静;王国艳;陈珊珊;;滕北矿区岩溶陷落柱发育规律探讨[J];矿业安全与环保;2008年04期

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10 孟辉;马守君;李传磊;;岱庄煤矿4325工作面陷落柱导水性研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年S1期

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2 杨起;中国煤的叠加变质作用[J];地学前缘;1999年S1期

3 徐宏武,伯志革;矿井无线电波透视技术在任楼矿的应用[J];矿业安全与环保;2000年S1期

4 洪雷;大同四台井田岩溶陷落柱发育规律的研究[J];矿业安全与环保;2003年S1期

5 董兴文;四川须家河煤组陷落柱的成因探讨[J];煤炭工程师;1998年02期

6 张永双,谭卓英,吕朋菊;华北型煤田岩溶陷落柱分类探讨[J];煤炭工程师;1998年05期

7 张永双,曲永新,刘国林,吕朋菊;华北型煤田岩溶陷落柱某些问题研究[J];工程地质学报;2000年01期

8 史俊德,连冬香,杨士臣;论岩溶塌陷问题[J];华北地质矿产杂志;1998年03期

9 乔宝印;范各庄矿岩溶陷落柱发育规律及防治对策[J];河北煤炭;2003年03期

10 马立同;葛泉矿陷落柱形成及发育规律浅析[J];河北煤炭;2003年04期

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2 朱万成;魏晨慧;张福壮;杨天鸿;;流固耦合模型用于陷落柱突水的数值模拟研究[J];地下空间与工程学报;2009年05期

3 王家臣;李见波;;预测陷落柱突水灾害的物理模型及理论判据[J];北京科技大学学报;2010年10期

4 王家臣;李见波;徐高明;;导水陷落柱突水模拟试验台研制及应用[J];采矿与安全工程学报;2010年03期

5 邵文岗;;陷落柱突水的防治技术探析[J];山西焦煤科技;2013年08期

6 李亭;警惕陷落柱突水——陷落柱突水一例[J];河南煤炭;1982年02期

7 冯春学;;底板隐伏陷落柱突水危险性的力学分析[J];能源技术与管理;2013年06期

8 李正立;王连国;侯化强;;考虑渗流应力耦合关系的陷落柱突水机理研究[J];地下空间与工程学报;2013年05期

9 李金凯,周万芳;华北型煤矿床陷落柱突水水文地质环境及预测[J];煤矿安全;1988年07期

10 李大敏;张集煤矿隐伏陷落柱突水快速治理[J];煤炭科学技术;2000年08期