煤矿陷落柱突水主控因素研究

发布时间：2021-07-27 18:41

　　研究煤矿底板承压导水陷落柱冲蚀突水主控因素对于揭示陷落柱突水机理并指导其突水防治具有重要意义。建立陷落柱冲蚀突水力学模型,利用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics将力学模型数值化,考虑陷落柱内裂隙的非均匀分布特性,模拟研究冲蚀作用下陷落柱突水的全过程,分析水压、初始裂隙分布以及裂隙发育程度等主控因素对陷落柱突水的影响。结果表明:含水层水压和初始裂隙开度越大,陷落柱涌水量增加越快,发生突水的危险性越大;初始裂隙分布主要影响最终突水通道的分布情况,对突水时间和涌水量的影响不大;在承压含水层水力冲蚀作用下,陷落柱内充填物颗粒液化并迁移流失,部分裂隙不断增大和贯通并发展成为数条优势导水通道,最终造成陷落柱涌水量的急剧增大和突水事故的发生。 

【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(12)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

地层中的陷落柱

陷落柱岩体特征微元

将理论模型数值化，同时用Weibull分布来描述陷落柱裂隙分布的非均质性，研究不同因素条件陷落柱渗透特性及渗流通道发展贯通规律。众所周知，陷落柱空间形态近似为轴对称的圆台型，陷落柱突水的数值模型如图3。利用模型的对称性，选取一轴对称平面建立数值计算模型：轴对称模型为梯形，上底宽7.5 m，下底宽10 m，高为30 m，模型底部为高5 m的承压含水层。对于模型的渗流场：承压含水层右侧为水压力边界，上边界为大气压力，模型中部为轴对称边界，其它均为不透水边界。模拟参数见表1。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]白云乌素煤矿奥陶系顶部碳酸岩层隔水性及应用研究[J]. 白海波,戎虎仁,刘树才,韦晓琪,张勃阳,焦阳,陈龙.  采矿与安全工程学报. 2012(05)
[4]华北奥陶系顶部碳酸岩层隔水特性及分布规律[J]. 缪协兴,白海波.  煤炭学报. 2011(02)
[5]预测陷落柱突水灾害的物理模型及理论判据[J]. 王家臣,李见波.  北京科技大学学报. 2010(10)
[6]运用奥陶系顶部灰岩隔水层安全穿越地堑研究[J]. 白海波,杨建立,王长申.  采矿与安全工程学报. 2010(03)
[7]矿井岩体破坏突水机制及非线性渗流模型初探[J]. 杨天鸿,陈仕阔,朱万成,孟召平,高延法.  岩石力学与工程学报. 2008(07)
[8]隔水关键层原理及其在保水采煤中的应用研究[J]. 缪协兴,浦海,白海波.  中国矿业大学学报. 2008(01)
[9]煤柱失稳的突变学特征研究[J]. 王连国,缪协兴.  中国矿业大学学报. 2007(01)
[10]陷落柱及其周边地应力分布研究[J]. 许进鹏,宋扬,成云海,邱增强.  矿山压力与顶板管理. 2005(04)

博士论文
[1]陷落柱活化导水机理研究[D]. 许进鹏.山东科技大学 2006



本文编号：3306333