泡沫流體因其優(yōu)良的施工特性和應(yīng)用效果是再生頂板裂隙漏風(fēng)封堵及煤自燃防治的有效技術(shù)手段,基于再生頂板裂隙注泡沫流體工程背景,開展了泡沫流體在裂隙中的受力和流動分析,推導(dǎo)得出了泡沫流體在含原生介質(zhì)阻滯作用的任意產(chǎn)狀裂隙中的流動擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型,并采用ANSYS FLUENT軟件構(gòu)建了泡沫流體在再生頂板裂隙中的擴(kuò)散數(shù)值模型,對比驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的合理性。開展了泡沫流體再生頂板裂隙注漿擴(kuò)散過程中的施工參數(shù)（含注漿壓力、注漿孔半徑）及裂隙參數(shù)（含裂隙開度、傾角、傾向、裂隙原始介質(zhì)壓力）對擴(kuò)散規(guī)律的影響,并定量計(jì)算了參數(shù)對擴(kuò)散過程的敏感度,得出裂隙開度對擴(kuò)散距離影響最大、注漿壓力次之、傾角和原生介質(zhì)壓力影響最小。 

【文章來源】：煤炭科學(xué)技術(shù). 2020,48(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

裂隙內(nèi)漿液擴(kuò)散及漿液微元體受力示意

基于圖3的數(shù)值結(jié)果，提取泡沫流體在不同流動時(shí)間時(shí)對應(yīng)的擴(kuò)散距離和擴(kuò)散鋒面壓力代入公式(21)計(jì)算出黏性特征時(shí)間，并與數(shù)值模型計(jì)算得出的結(jié)果進(jìn)行對比，得出數(shù)值模型與數(shù)學(xué)模型在不同擴(kuò)散距離處的黏性特征時(shí)間相對誤差如圖4所示。圖4 數(shù)學(xué)模型與數(shù)值模型相對誤差

圖3 擴(kuò)散流域內(nèi)壓力分布云圖由圖4可知，數(shù)值模型與數(shù)學(xué)模型得出的黏性特征時(shí)間隨擴(kuò)散距離變化規(guī)律具有一致性，但數(shù)值模型結(jié)果均大于數(shù)學(xué)模型，這是由于解析解在推導(dǎo)時(shí)省略了高階屈服應(yīng)力及注漿孔半徑的影響，導(dǎo)致擴(kuò)散到相同距離所需要的時(shí)間比數(shù)值模型所需時(shí)間更少。二者的相對誤差隨著擴(kuò)散距離的增加而減小，符合擴(kuò)散距離越大，注漿孔尺寸影響程度越小的規(guī)律。綜上所述，數(shù)學(xué)模型與數(shù)值模型的相對誤差均低于10%，表明數(shù)學(xué)模型具有一定的合理性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]礦區(qū)巖溶裂隙巖體帷幕截流注漿參數(shù)確定研究[J]. 柳昭星,靳德武,尚宏波,石志遠(yuǎn),趙春虎,劉基.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2019(06)
[2]風(fēng)速對近距離煤層采空區(qū)漏風(fēng)及煤自燃影響研究[J]. 黎經(jīng)雷,牛會永,魯義,李石林,趙蕾,聶琦苗.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2019(03)
[3]水沙混合物裂隙滲流特性分析[J]. 劉玉,韓雨,張強(qiáng),李猛,王志飛.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(03)
[4]近距離煤層上覆采空區(qū)自燃形成機(jī)理及防控技術(shù)[J]. 黃戈,張勛,王繼仁,鄧存寶,戴鳳威.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(08)
[5]我國煤炭資源高效回收及節(jié)能戰(zhàn)略研究[J]. 袁亮.  中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版). 2018(01)
[6]防滅火水泥基泡沫的凝結(jié)特性測試新方法及應(yīng)用[J]. 魯義,施式亮,王海橋,田兆君.  材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[7]煤礦采空區(qū)高溫區(qū)域分析界定及治理[J]. 呂英華,任顯財(cái),胡海峰.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(S1)
[8]復(fù)采采場再生頂板結(jié)構(gòu)及支架載荷確定[J]. 馬文強(qiáng),王同旭,馬紫陽.  巖土工程學(xué)報(bào). 2017(10)
[9]采空區(qū)自燃理論模型的無因次分析與應(yīng)用[J]. 朱建芳,秦躍平,楊小彬,程根銀.  煤炭學(xué)報(bào). 2016(10)
[10]神東礦區(qū)采空區(qū)遺煤自然發(fā)火規(guī)律研究[J]. 關(guān)萬里.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2015(S2)

博士論文
[1]防治煤炭自燃的無機(jī)固化泡沫及特性研究[D]. 魯義.中國礦業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]綜采面斷層帶泥質(zhì)破碎巖體滲流特性及注漿加固技術(shù)研究[D]. 郭志文.中國礦業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于漿液性能控制的巖溶裂隙注漿擴(kuò)散規(guī)律及應(yīng)用研究[D]. 董浩.北京交通大學(xué) 2017
[3]考慮黏度時(shí)變性的賓漢姆漿液注漿擴(kuò)散機(jī)理研究[D]. 韓燁.山東大學(xué) 2014



本文編號：3428374