巖溶陷落柱力學特征及突水預測.pdf

1、礦井突水事故是安全生產(chǎn)的一大難題，特別是伴隨巖溶陷落柱突水，陷落柱由于其不易探測出準確的位置和大小尺寸，不但給生產(chǎn)帶來很大難題，而且也造成水資源的極大的浪費，是礦井安全生產(chǎn)科研人員面臨的棘手問題。探究其力學特征并對突水危險性進行安全預測對安全生產(chǎn)具有一定的工程意義。
　　本文在探究多孔介質(zhì)彈性力學、巖石力學、滲流力學等理論的基礎上，結合東龐礦9號煤層及圍巖參數(shù)，運用COMSOL多物理場仿真軟件建立了含水層-陷落柱-巷道的多物理場耦

2、合模型，探究了陷落柱內(nèi)部破碎結構和含水層流體之間的相互作用規(guī)律以及受采動影響作用規(guī)律，通過計算對其突水進行了預測并提出合理的方案措施，保證安全生產(chǎn)。本文得出結論如下：
　　⑴從地質(zhì)發(fā)育運動的角度分析陷落柱的成因，并提出幾個主要形成因素：可溶性巖層是巖溶陷落柱發(fā)育的先決條件，也是陷落柱發(fā)生的始發(fā)層位。地下水徑流是巖溶陷落柱發(fā)育的水動力條件，巖溶陷落柱均分布于地下水強徑流帶上。重力作用也是巖溶陷落柱向上不斷發(fā)育的主要力學條件并總結出東

3、龐礦的陷落柱特征。
　?、聘鶕?jù)陷落柱內(nèi)部結構特征采用連續(xù)介質(zhì)理論，分析研究流體的侵蝕作用對陷落柱內(nèi)部孔隙結構的影響，結合COMSOL Multiphysic軟件采用流固耦合的方法模擬觀察陷落柱內(nèi)部結構的孔隙特征、含水層水壓變化影響、流體中顆粒體積分數(shù)變化規(guī)律、滲流速度及流量等變化能夠更加直觀的了解其各個力學特征并為安全生產(chǎn)中針對陷落柱防治提供一定參考意見。
　?、墙?號煤層采動影響的陷落柱突水流固耦合模型，提出三種方案分別