基于格子Boltzmann理论的弱胶结裂隙岩体水沙两相流特性

发布时间：2018-02-10 09:46

  本文关键词： 格子Boltzmann理论 弱胶结裂隙岩体 水沙两相流 突水溃沙 保水采煤　出处：《煤炭学报》2017年01期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：通过格子Boltzmann方法对裂隙岩体水沙两相流动规律进行理论分析,建立裂隙岩体水沙两相流动的格子Boltzmann模型,推导了水沙两相的基本守恒方程并建立了水沙两相流动系统的控制方程,基于浸入边界法,利用欧拉点和拉格朗日点处理水沙两相界面。通过数值模拟裂隙溃沙情况,分析了沙粒进入裂隙前后的流动形态,研究了颗粒粒径和裂隙宽度对溃沙速度的影响。借助单裂隙下的研究结果,建立上覆厚松散沙层矿井开采模型,分析裂隙发育下突水溃沙情况,发现在初始阶段,沙粒的溃入会堵塞裂隙,抑制裂隙的发育;随着水压的持续施加,大量水沙混合物开始涌入裂隙,岩体孔隙压力增大,导致裂隙迅速发育扩展,甚至会造成顶板垮落,加剧突水溃沙灾害。
[Abstract]:A lattice Boltzmann model of water-sediment two-phase flow in fractured rock mass is established by theoretical analysis of water-sediment two-phase flow in fractured rock mass by lattice Boltzmann method. The basic conservation equation of water-sediment two-phase flow system is derived and the governing equation of water-sediment two-phase flow system is established. Based on the immersion boundary method, the water-sediment two-phase interface is treated by Euler point and Lagrangian point. The flow pattern of sand particles before and after entering the fissure is analyzed, and the influence of particle size and crack width on the velocity of sand collapse is studied. With the help of the research results under the single fissure, the mining model of the mine with overlying thick loose sand layer is established. It is found that in the initial stage, the burst of sand particles will block the fissure and inhibit the development of the fissure, and with the continuous application of water pressure, a large amount of water-sediment mixture begins to pour into the fissure, and the pore pressure of rock mass increases. It leads to the rapid development and expansion of cracks, and even causes roof collapse, and exacerbates the disaster of water and sand bursting.
【作者单位】： 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;中国矿业大学力学与建筑工程学院;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2015CB251601,2013CB227900) 国家自然科学基金资助项目(51322401)
【分类号】：TD82

【参考文献】

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2 范立民;马雄德;冀瑞君;;西部生态脆弱矿区保水采煤研究与实践进展[J];煤炭学报;2015年08期

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7 缪协兴;陈荣华;白海波;;保水开采隔水关键层的基本概念及力学分析[J];煤炭学报;2007年06期

8 范立民;论保水采煤问题[J];煤田地质与勘探;2005年05期

9 张敏江,张丽萍,姜秀萍,刘福跃,张国忱;弱胶结砂层突涌机理及预测研究[J];金属矿山;2002年10期

10 汤爱平,董莹,谭周地,文爱花;振动作用下矿井突水涌砂机理的研究[J];地震工程与工程振动;1999年02期

【共引文献】

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7 申涛;袁峰;宋世杰;马丽;薛海军;汶小刚;;P波各向异性检测在采空区导水裂隙带探测中的应用[J];煤炭学报;2017年01期

8 孙亚军;张梦飞;高尚;徐智敏;邵飞燕;姜素;;典型高强度开采矿区保水采煤关键技术与实践[J];煤炭学报;2017年01期

9 蒋泽泉;雷少毅;曹虎生;郭亮亮;张金柱;乔晓英;;沙漠产流区工作面过沟开采保水技术[J];煤炭学报;2017年01期

10 吕广罗;田刚军;张勇;吕品田;陈永波;师修昌;;巨厚砂砾岩含水层下特厚煤层保水开采分区及实践[J];煤炭学报;2017年01期

【二级参考文献】

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1 范立民;马雄德;冀瑞君;;西部生态脆弱矿区保水采煤研究与实践进展[J];煤炭学报;2015年08期

2 马雄德;范立民;张晓团;张红强;张云峰;申涛;;榆神府矿区水体湿地演化驱动力分析[J];煤炭学报;2015年05期

3 冀瑞君;彭苏萍;范立民;赵雅楠;李成;;神府矿区采煤对地下水循环的影响——以窟野河中下游流域为例[J];煤炭学报;2015年04期

4 顾大钊;;煤矿地下水库理论框架和技术体系[J];煤炭学报;2015年02期

5 张东升;刘洪林;范钢伟;王旭锋;;新疆大型煤炭基地科学采矿的内涵与展望[J];采矿与安全工程学报;2015年01期

6 范立民;;保水开采是矿山地质环境保护的基础[J];水文地质工程地质;2015年01期

7 徐海红;乔皎;王铮;;小庄矿井采煤对地下水的影响及保水采煤措施[J];煤田地质与勘探;2014年06期

8 刘建功;赵利涛;;基于充填采煤的保水开采理论与实践应用[J];煤炭学报;2014年08期

9 范立民;;榆神府区煤炭开采强度与地质灾害研究[J];中国煤炭;2014年05期

10 马立强;孙海;王飞;李嘉明;金志远;张炜;;浅埋煤层长壁工作面保水开采地表水位变化分析[J];采矿与安全工程学报;2014年02期

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3 聂德明,戴志潜,林建忠;槽流场中被动粒子运动的格子Boltzmann数值模拟[J];浙江工程学院学报;2003年03期

4 陈代s，

本文编号：1500231