巖溶陷落柱力學(xué)特征及突水預(yù)測(cè).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(cè)出準(zhǔn)確的位置和大小尺寸，不但給生產(chǎn)帶來(lái)很大難題，而且也造成水資源的極大的浪費(fèi)，是礦井安全生產(chǎn)科研人員面臨的棘手問(wèn)題。探究其力學(xué)特征并對(duì)突水危險(xiǎn)性進(jìn)行安全預(yù)測(cè)對(duì)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(xué)、巖石力學(xué)、滲流力學(xué)等理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合東龐礦9號(hào)煤層及圍巖參數(shù)，運(yùn)用COMSOL多物理場(chǎng)仿真軟件建立了含水層-陷落柱-巷道的多物理場(chǎng)耦

2、合模型，探究了陷落柱內(nèi)部破碎結(jié)構(gòu)和含水層流體之間的相互作用規(guī)律以及受采動(dòng)影響作用規(guī)律，通過(guò)計(jì)算對(duì)其突水進(jìn)行了預(yù)測(cè)并提出合理的方案措施，保證安全生產(chǎn)。本文得出結(jié)論如下：
　　⑴從地質(zhì)發(fā)育運(yùn)動(dòng)的角度分析陷落柱的成因，并提出幾個(gè)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(dòng)力條件，巖溶陷落柱均分布于地下水強(qiáng)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(xué)條件并總結(jié)出東

3、龐礦的陷落柱特征。
　?、聘鶕?jù)陷落柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征采用連續(xù)介質(zhì)理論，分析研究流體的侵蝕作用對(duì)陷落柱內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)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(jié)構(gòu)的孔隙特征、含水層水壓變化影響、流體中顆粒體積分?jǐn)?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(gè)力學(xué)特征并為安全生產(chǎn)中針對(duì)陷落柱防治提供一定參考意見(jiàn)。
　?、墙?號(hào)煤層采動(dòng)影響的陷落柱突水流固耦合模型，提出三種方案分別