采动诱发隐伏陷落柱突水机制与渗流耦合模型研究

发布时间：2017-10-27 22:29

  本文关键词：采动诱发隐伏陷落柱突水机制与渗流耦合模型研究

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【摘要】：以桃园煤矿1035工作面突水事故为研究对象,分析了采动煤岩体破坏诱发隐伏陷落柱的突水原因与机制。并针对突水地点的地质条件,基于Darcy、Brinkman、Navier-Stokes(NS)方程,建立了简化的三维隐伏陷落柱突水非线性渗流耦合模型,采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics(CM),对地下水由含水层经过陷落柱进入巷道的突水全过程进行了模拟研究。结果表明:隐伏陷落柱和导水破碎带是诱发突水的关键部位,发生突水应满足两个条件,一是含水层通过陷落柱或导水破碎带与采掘空间相连通;二是含水层有充足的补给水量,并保持恒定的水压;在突水过程中流速呈现阶跃式增加,线性Darcy渗流不能完全描述突水全过程,建立的三维隐伏陷落柱突水非线性渗流耦合模型较好地描述了该过程,证明了模型的合理性;对突水原因与机制的分析与突水调查结果相一致,验证了突水机制分析的正确性。
【作者单位】： 阳泉煤业(集团)有限责任公司技术中心;
【关键词】： 采动 隐伏陷落柱 渗流耦合模型 突水 Brinkman方程
【分类号】：TD745
【正文快照】： 随着煤矿开采强度和深度的增加,浅部煤炭资源逐渐减少,很多煤矿已进入深部开采,深部开采面临水压大、地质和采场环境复杂的难题,导致水害问题日益严重[1-3]。据统计[4],60%矿井事故与地下水作用有关。近年来煤矿突水事故频繁发生,特别是2000年以来,煤矿突水事故呈上升趋势。岩

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