基于流固耦合物理模擬技術(shù)的頂板突水機(jī)理研究.pdf

1、本文以神東礦區(qū)石屹臺(tái)煤礦的淺埋藏、薄基巖、煤層厚度大且上覆厚松散沙層的22304綜采工作面為對(duì)象，基于“上三帶”、關(guān)鍵層等理論，從野外調(diào)查與資料分析、理論分析、室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)、信息化技術(shù)、數(shù)值建模、綜合因素分析等方面對(duì)在厚松散層、淺埋較薄煤層情況下，開采過程中，覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律及頂板突水潰砂機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　通過現(xiàn)場(chǎng)資料分析理論分析獲得了22304工作面具體地質(zhì)及水文條件，開展流固耦合相似材料配比實(shí)驗(yàn)工作，結(jié)果表明：隨著石蠟摻量增大

2、，試件的強(qiáng)度變大、柔性減弱，當(dāng)石蠟的摻量大于8％時(shí)抗水性能良好；在摻入8%石蠟的基礎(chǔ)上，摻入8%凡士林可以減少試件彈性模量，增強(qiáng)變形能力；凡士林和石蠟的合理搭配，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可制作出抗水性能較好的流固耦合相似材料。
　　開展流固耦合相似材料模擬實(shí)驗(yàn)，覆巖運(yùn)移過程與普通煤層開采的“三帶”規(guī)律不同，次巖層只存在“兩帶”，分別是垮落帶和裂隙帶，由于埋藏淺，地表會(huì)出現(xiàn)裂隙。從突水通道的形成過程分析，突水通道形成特征主要受頂板水壓水量的大小、

3、工作面推進(jìn)尺寸、頂板破壞高度、頂板板巖體力學(xué)等方面的影響。
　　通過數(shù)值模擬獲得了淺埋較薄煤層開采覆巖應(yīng)力，得出開采工程中，工作面兩端頭易發(fā)生頂板突水,其次是采空區(qū)上下兩平巷側(cè)容易失穩(wěn)突水。
　　從厚松散含水層、薄基巖淺埋煤層開采時(shí)存在的突水潰砂問題入手、分析影響突水潰砂的4個(gè)影響因素、以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、室內(nèi)流固耦合相似模擬和水動(dòng)力學(xué)等為主要研究手段，分析采區(qū)的特定的地質(zhì)條件，研究煤層采動(dòng)覆巖來壓的規(guī)律，薄基巖破壞規(guī)律及研究水砂運(yùn)