浅埋煤层开采突水溃砂两相流的耦合数值研究

发布时间：2018-03-24 22:23

  本文选题：浅埋煤层　切入点：突水溃砂　出处：《工程力学》2017年12期

【摘要】：为探究浅埋煤层开采上覆含水松散层水砂两相流动规律,采用基于离散元软件PFC3D和有限元软件GID的耦合数值方法,模拟了上覆岩层中预制理想单裂隙在不同开度和倾角条件下突水溃砂全过程,分析了裂隙通道所受接触力、水流速度、水砂间拖曳力随时步的变化规律。结果表明:裂隙开度和倾角会改变突水溃砂过程中水砂突涌类型,对覆岩所受接触力、水流速度及其稳定所需时间产生较大影响,水砂间拖曳力主要受裂隙倾角的影响。裂隙通道入口处即上覆岩层的顶层在突水溃砂初期所受接触力最大,处于最危险状态;水流速度稳定值和流动稳定所需时间分别与裂隙倾角和开度成线性相关;对比裂隙通道底面侧,倾向侧水砂间拖曳力较大,水砂突涌更加剧烈。
[Abstract]:In order to investigate the water-sand two-phase flow law of overlying water and sand in shallow coal seam mining, a coupling numerical method based on discrete element software (PFC3D) and finite element software (GID) is adopted. In this paper, the whole process of water bursting and sand bursting of prefabricated ideal single fractures in overlying strata under different opening and inclination is simulated, and the contact force and flow velocity of the fissure passage are analyzed. The variation of drag force between water and sand at any time. The results show that the crack opening and dip angle will change the type of water sand burst in the process of water inrush, which will have a great influence on the contact force, the velocity of flow and the time required for stability of overburden rock. The drag force between water and sand is mainly affected by the angle of crack inclination. The top layer of overlying strata at the entrance of the fissure passage is the most exposed to the contact force at the initial stage of water bursting and sand bursting, and is in the most dangerous state. The steady value of flow velocity and the time required for flow stability are linearly related to the angle and opening of the fissure respectively, and compared with the bottom side of the fissure channel, the drag force between the water sand and the sand in the inclined side is larger, and the surge of the water sand is more intense.
【作者单位】： 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室;弗莱贝格工业大学岩土工程研究所;机械科学研究院工程机械军用改装车试验场;
【基金】：国家重点研发计划项目(2016YFC0600704) 高等学校博士学科点专项科研基金项目(博导类)(20130023110017) 国家自然科学基金项目(51134018)
【分类号】：TD745.2;TD823

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张杰,侯忠杰;浅埋煤层开采中的溃沙灾害研究[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2005年03期

2 刘辉;范志伟;冯文生;;浅埋煤层防灭火治理措施[J];能源与节能;2011年11期

3 计宏;余学义;;浅埋煤层沟壑区塌陷灾害形成机理分析研究[J];煤炭工程;2012年06期

4 黄庆享;浅埋煤层的矿压特征与浅埋煤层定义[J];岩石力学与工程学报;2002年08期

5 纪志云;;浅埋煤层开采界定指标取值特征分析[J];煤炭技术;2006年11期

6 董爱菊;张沛;杨花娥;杨渭清;;浅埋煤层厚沙土层采动卸荷破坏的“拱”状数学模型[J];河南师范大学学报(自然科学版);2007年01期

7 范宗乾;王振;方华;;含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术[J];现代矿业;2014年01期

8 梅国栋;王云海;刘璐;;测氡法在探测浅埋煤层火源范围中的应用[J];煤炭科学技术;2007年10期

9 邵小平;史建君;石平五;;浅埋煤层上行开采可行性相似模拟实验研究[J];煤炭工程;2013年05期

10 柴敬;浅埋煤层开采的大比例立体模拟研究[J];煤炭学报;1998年04期

相关会议论文 前10条

1 柴敬;段书武;;厚风积沙浅埋煤层顶板灾害研究[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

2 苗彦平;郭佐宁;黄永安;王碧清;;浅埋煤层合理支护阻力实测统计分析[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年

3 刘国磊;樊克恭;肖同强;;山地浅埋煤层工作面支架合理工作阻力研究[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年

4 黄庆享;石平五;钱鸣高;;浅埋煤层长壁开采的矿压特征[A];面向国民经济可持续发展战略的岩石力学与岩石工程——中国岩石力学与工程学会第五次学术大会论文集[C];1998年

5 黄庆享;刘素花;张沛;黄克军;;浅埋煤层局部充填开采的地表移动规律模拟[A];安全高效矿井建设与开采技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2010)[C];2010年

6 郝君;白如红;王振华;何龙伟;;浅埋煤层综采工作面阻力分布规律研究[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2011）[C];2011年

7 侯彦威;高波;马炳镇;王鹏;张振勇;程思远;;浅埋煤层顶板富水区的直流电法探测技术[A];煤矿水害防治技术研究——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2013）[C];2013年

8 杨治林;;初始后屈曲理论在浅埋煤层顶板稳定性分析中的应用[A];现代数学和力学(MMM-XI)：第十一届全国现代数学和力学学术会议论文集[C];2009年

9 黄庆享;;浅埋煤层长壁开采顶板结构及合理支护阻力研究[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年

10 李保仁;;浅埋煤层综采工作面深孔预裂爆破安全技术[A];安全高效矿井安全保障技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集（2011）[C];2011年

相关博士学位论文 前8条

1 刘新杰;浅埋煤层采场上覆岩层运动分析及支架阻力研究[D];中国矿业大学(北京);2015年

2 张付涛;浅埋煤层间隔式空区下长壁综采覆岩移动规律研究[D];中国矿业大学;2016年

3 张沛;浅埋煤层长壁开采顶板动态结构研究[D];西安科技大学;2012年

4 范钢伟;浅埋煤层开采与脆弱生态保护相互响应机理与工程实践[D];中国矿业大学;2011年

5 李凤仪;浅埋煤层长壁开采矿压特点及其安全开采界限研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

6 赵兵朝;浅埋煤层条件下基于概率积分法的保水开采识别模式研究[D];西安科技大学;2009年

7 张志强;沟谷地形对浅埋煤层工作面动载矿压的影响规律研究[D];中国矿业大学;2011年

8 李金华;浅埋煤层采场覆岩破坏及地表移动规律研究[D];西安科技大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 周阳;新郑煤电公司深部开采突水危险性评价与防治水措施研究[D];河南理工大学;2016年

2 史久林;近距离浅埋煤层房柱下开采动压机理研究[D];西安科技大学;2015年

3 唐朋飞;浅埋煤层大采高工作面顶板结构及其稳定性研究[D];西安科技大学;2015年

4 陈延涛;凉水井煤矿浅埋煤层综采工作面顶板运动及矿压显现规律研究[D];中国矿业大学;2016年

5 闫瑞龙;浅埋煤层综采工作面矿压显现规律研究[D];中国矿业大学;2016年

6 徐亚洲;浅埋煤层房式采空区下长壁工作面矿压显现与微震监测预报[D];西安科技大学;2016年

7 沈滨和;浅埋煤层大采高工作面顶板结构及支护阻力分析[D];西安科技大学;2016年

8 范浩;浅埋煤层采场围岩力链演化规律研究[D];安徽理工大学;2017年

9 黄森林;浅埋煤层采动裂缝损害机理及控制方法研究[D];西安科技大学;2006年

10 刘文岗;浅埋煤层砂土层载荷传递机理研究[D];西安科技大学;2003年

，

本文编号：1660283