井巷圍巖破斷突水模型試驗及其數值模擬方法研究.pdf

1、我國煤礦水文地質條件復雜多樣,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濟損失,其搶救難度大、時間長、費用高,社會影響惡劣,一直是制約我國煤炭生產發(fā)展的重要因素之一。本文通過井巷圍巖破斷突水物理模型試驗,深入研究了突水前井巷圍巖的滲壓、位移、應力、溫度、聲發(fā)射、電阻率等多場信息的變化規(guī)律,確定各種前兆現象的可測參數及其對突水預警的有效性；并對井巷圍巖破斷突水過程進行了數值模擬,分析了采動影響下煤層頂板的破斷突水機

2、理和破斷形態(tài),取得了一系列有意義的研究成果。
　　 進行井巷圍巖破斷突水模型試驗,確定了滲壓、位移、應力、溫度、聲發(fā)射、電阻率等多場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)鋼結構模型架對電阻率監(jiān)測的影響,研制了可擴展的高強PVC試驗臺架；基于光纖傳感技術(FBG)研制了體積小、防水性能好、抗干擾能力強的光纖光柵傳感器,實現了滲壓、位移、應力和溫度的

3、實時并行采集；采用所研制的三維流固耦合模型試驗系統(tǒng)開展巷道涌水和采區(qū)突水的相似模型試驗,研究了突水前井巷圍巖的滲壓、位移、應力、溫度、聲發(fā)射、電阻率等多場信息的變化特征,分析了開挖擾動下井巷圍巖破斷突水的災變演化機理,揭示了突水前兆信息的變化特征。
　　 采用FLAC軟件對井巷圍巖頂板離層破斷突水過程進行了數值模擬,利用Interface單元模擬頂板層理面,重現煤層開采后頂板巖層從沉降、離層直至垮塌突水的整個過程,研究了礦井突水