井巷圍巖破斷突水模型試驗(yàn)及其數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、我國(guó)煤礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜多樣,礦井突水事故頻繁,輕則沖毀器具、貽誤工期,重則造成人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失,其搶救難度大、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高,社會(huì)影響惡劣,一直是制約我國(guó)煤炭生產(chǎn)發(fā)展的重要因素之一。本文通過(guò)井巷圍巖破斷突水物理模型試驗(yàn),深入研究了突水前井巷圍巖的滲壓、位移、應(yīng)力、溫度、聲發(fā)射、電阻率等多場(chǎng)信息的變化規(guī)律,確定各種前兆現(xiàn)象的可測(cè)參數(shù)及其對(duì)突水預(yù)警的有效性；并對(duì)井巷圍巖破斷突水過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了采動(dòng)影響下煤層頂板的破斷突水機(jī)

2、理和破斷形態(tài),取得了一系列有意義的研究成果。
　　 進(jìn)行井巷圍巖破斷突水模型試驗(yàn),確定了滲壓、位移、應(yīng)力、溫度、聲發(fā)射、電阻率等多場(chǎng)信息中有效的突水前兆信息及其變化規(guī)律?；谌S流固耦合相似理論的分析,研制了非親水性良好的新型流固耦合相似材料；為避免傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)模型架對(duì)電阻率監(jiān)測(cè)的影響,研制了可擴(kuò)展的高強(qiáng)PVC試驗(yàn)臺(tái)架；基于光纖傳感技術(shù)(FBG)研制了體積小、防水性能好、抗干擾能力強(qiáng)的光纖光柵傳感器,實(shí)現(xiàn)了滲壓、位移、應(yīng)力和溫度的

3、實(shí)時(shí)并行采集；采用所研制的三維流固耦合模型試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展巷道涌水和采區(qū)突水的相似模型試驗(yàn),研究了突水前井巷圍巖的滲壓、位移、應(yīng)力、溫度、聲發(fā)射、電阻率等多場(chǎng)信息的變化特征,分析了開(kāi)挖擾動(dòng)下井巷圍巖破斷突水的災(zāi)變演化機(jī)理,揭示了突水前兆信息的變化特征。
　　 采用FLAC軟件對(duì)井巷圍巖頂板離層破斷突水過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,利用Interface單元模擬頂板層理面,重現(xiàn)煤層開(kāi)采后頂板巖層從沉降、離層直至垮塌突水的整個(gè)過(guò)程,研究了礦井突水