煤矿陷落柱突水的变形-渗流-冲蚀耦合模型及应用

• 作者: 刘小杰 姚邦华 李振华 王连成 魏建平
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 陷落柱 突水 冲蚀作用 耦合模型 数值模拟
• 年，卷（期）: 2018,（7）
• 页码范围: 2007-2013
• 页数: 7页
• 分类号: TD745
• 字数: 4920字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2017.1276

摘要

为揭示煤矿陷落柱突水机理并为其突水防治提供理论依据,基于双重孔隙介质渗流理论,将陷落柱视为由岩块骨架、流体、裂隙充填物3种介质构成,分别推导了其运动控制方程,给出了裂隙演化控制方程,建立了多场耦合的陷落柱突水变形-渗流-冲蚀力学模型.结合研究矿区地质条件,运用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics将力学模型数值化,模拟研究了陷落柱内裂隙开度、颗粒体积浓度、涌水量等随时间的变化规律,数值再现了煤矿底板承压陷落柱突水发展的全过程.研究结果表明:①数值模拟得到的陷落柱涌水量曲线与实测数据吻合较好,验证了本文建立的陷落柱突水变形-渗流-冲蚀耦合模型的正确性.②在骨架变形-水渗流-充填物颗粒冲蚀迁移耦合作用下,陷落柱内充填物颗粒液化并迁移流失,部分裂隙不断扩展并贯通发展成为优势导水通道,导致陷落柱涌水量急剧增大并引发了突水事故.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	魏建平	河南理工大学安全科学与工程学院	74	919	17.0	26.0
3	姚邦华	河南理工大学安全科学与工程学院	10	64	4.0	8.0
9	王连成	河南理工大学安全科学与工程学院	2	6	1.0	2.0
10	李振华		1	5	1.0	1.0