黄玉川煤矿奥灰水突水机理及其防治研究

发布时间：2019-07-15 19:51

【摘要】：水害防治在近年来的煤矿开采中越来越受到重视，特别是奥灰水突水事故在近年来频繁发生，已成为制约我国煤炭安全生产的一大瓶颈。由于水害形成的突水机理的研究还不成熟，其预测预报滞后，而矿井突水灾害的形成具有瞬发性、多样性，难以做到有效预防。因此,加强水害防治，尤其是开展具有针对性的水害研究，保证矿井实现安全、高效的生产十分必要，具有长远的意义。本文从黄玉川煤矿特有的工程地质与水文地质条件出发，详细分析了影响该矿奥灰水突出的各方面因素，综合分析了该矿所处的区域地层、井田地层、含煤地层底板强度及稳定性、区域水文地质条件状况。借助西安水文研究院、西安矿业学院等科研院所的技术手段开展物探、钻探，查明矿井边界条件、奥灰水富水区域和奥灰补给来源及通道。通过开展五次三维地震勘探、电法勘探和井巷掘进中的实际揭露，基本摸清了该矿的水文地质状况，，得出了井田内褶曲、断层比较发育，存在陷落柱。同时本文又从影响奥灰水突出的诸多因素中抽取了主要影响因素，即陷落柱和断层，利用当前广泛使用的流体软件FLUENT进行了建模与数值模拟计算，最后给出了该矿奥灰水防治的综合建议。本文的研究对黄玉川煤矿后续的工作面布置、巷道掘进、综合机械化采煤实践具有理论指导作用，在工作面和巷道的设计中与之相结合能合理规避水害风险，在无法避免的情况下提前采取适当地防治水措施，保证矿井安全生产。该矿后续的工程采掘实践证明，通过将本文的研究成果应用到后续4#、6#的工作面的布置中后，现场揭露情况与理论分析相符，只要在掘进中坚持“有疑必探，先探后掘”的防治水原则，按规程施打探放水孔进行疏放，待水压值达到安全值范围后，即可进行带压开采，实践证明本文的研究切实起到了水害防治的理论指导，降低了该矿安全生产成本，效果显著。
文内图片： FLUENT前处理网格划分

图片说明：图 5.1 FLUENT 前处理网格划分中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题，的边界条件，余下的网格变化完全由解算器自动生缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部，而且用途广泛，可用于非结构网格、变形较大问完全由流动所产生的力所决定的问题[37]；具有强大的网格支持能力，支持界面不连续的网格网格等；包含三种算法：非耦合隐式算法、耦合显式算法、包含丰富而先进的物理模型，使得用户能够精确地型包含 Spalart-Allmaras 模型、k-ω 模型组、k-ε 模涡模拟模型(LES)组以及最新的分离涡模拟(DES)和
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图片说明：图 5.2 断层的几何模型.2 利用 FLUENT 软件对断层引发的突水进行解算定义求解器为默认参数，入口边界条件定义为压力及流体源，出口定义为汇边界包含 6 段，采用默认值，即完全自由流出。而后初始化迭代得残差图，如所示。残差图指以残差为纵坐标，以任何其他指定的量为横坐标的散点图。“”以回归方程的自变量为横坐标，以残差为纵坐标，将每一个自变量的残差描在面坐标上所形成的图形。当描绘的点围绕残差等于 0 的直线上下随机散布，说直线对原观测值的拟合情况良好。否则，说明回归直线对原观测值的拟合不理想图 5.3 可知，连续性残差曲线逐渐趋向于 0，说明计算次数越多效果越理想，经次迭代计算，已经达到预计精度。同样，x 方向和 y 方向的速度残差曲线也逐
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD745

【参考文献】