考虑质量流失的破碎岩体渗透试验系统研制及应用

发布时间：2017-08-21 19:38

本文关键词：考虑质量流失的破碎岩体渗透试验系统研制及应用

【摘要】：随着煤矿开采向深部延伸,陷落柱、断层等含破碎岩体地质构造突水成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。近年来虽有学者从破碎岩体流固耦合动力失稳的角度研究地质构造突水机理,但没有考虑质量流失对破碎岩体渗透特性的影响。展示了自主研制的一套可实现质量流失的破碎岩体渗透试验系统,包括加载系统、数据采集系统、水压供给系统及特制渗透仪装置,并利用该渗透试验系统,通过改变破碎岩体的配比、应力状态等条件,计算并分析充填物质量流失率、渗透率、流量等参数的变化规律,初步研究了破碎岩体的变质量渗透特性。结果表明:1)自主研制的破碎岩体变质量流固耦合试验系统通过渗透仪蜂窝状的活塞、带有缺口的溢水筒等的独特设计,实现了渗流作用下充填物颗粒的自由迁移,具有较好的开放性。2)质量流失条件下破碎岩体的渗透性变化可分为3个阶段,即初始渗流阶段、渗流突变阶段和渗流稳定阶段。在初始渗流阶段,破碎岩体渗透率缓慢变化,孔隙率逐渐增大;在渗流突变阶段,渗透率在极短时间内增大数倍甚至几十倍,孔隙率快速增大;在渗流稳定阶段,渗透率和孔隙率随时间基本保持不变。3)随渗透时间增加,破碎岩体充填物颗粒不断迁移流失,渗透性不断增强并最终发生渗流突变,这表明充填物颗粒迁移流失是引起破碎岩体渗流突变的重要原因。
【作者单位】：河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地;煤炭安全生产河南省协同创新中心;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;
【关键词】： 安全工程 破碎岩体 质量流失 流固耦合 渗透试验系统
【基金】：国家自然科学基金项目(51304072) 国家优秀青年科学基金项目(51322401) 煤炭联合基金项目(U1261201) 河南省基础与前沿技术研究计划项目(142300413211,142300413233) 河南省高等学校重点科研项目(15A440010)
【分类号】：TD745
【正文快照】： 0引言我国煤矿开采逐年向深部延伸,矿井突水的次数和所造成的损失也随之越来越多,仅“十一五”期间,我国就发生煤矿透水事故306起,死亡1 325人[1]。导致深部煤矿底板突水灾害频发的主要因素,一是煤矿深部水压较大,二是煤矿深部存在大量断层和陷落柱等松散破碎的地质构造。通过

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