本文關(guān)鍵詞：原煤滲透特性流固耦合實(shí)驗(yàn)研究和防水煤柱穩(wěn)定性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：破碎原煤松軟,鉆芯取樣困難,盡管型煤加工容易實(shí)現(xiàn),但型煤與原煤樣在孔、裂隙結(jié)構(gòu)上存在很大差異,不能很好地反映原煤的滲透特性。本論文提出一種酚醛樹脂包裹原煤試件的制作方法,采用酚醛樹脂包裹原煤試件,進(jìn)行受壓狀態(tài)下原煤的滲透試驗(yàn),得到原煤滲透性的流固耦合經(jīng)驗(yàn)公式。采用FLAC3D軟件,通過編譯FISH語(yǔ)言,構(gòu)建基于尖點(diǎn)突變理論的防水煤柱穩(wěn)定性流固耦合-強(qiáng)度折減法分析方法;結(jié)合河南新安煤礦采空區(qū)突水情況,通過數(shù)值模擬計(jì)算,得到不同采空區(qū)水壓條件下防水煤柱的合理最小尺寸,本文的主要工作如下:1)酚醛樹脂包裹原煤試件的配比分析和制作。針對(duì)原煤易破碎且不易成形,不利于進(jìn)行應(yīng)力-滲流耦合作用的實(shí)驗(yàn)研究。酚醛樹脂常溫下力學(xué)性能穩(wěn)定,凝固后酚醛樹脂透明度較高,鑒于此,采用酚醛樹脂進(jìn)行包裹煤樣,進(jìn)行應(yīng)力-滲流耦合實(shí)驗(yàn)。該試件可真實(shí)地反映采煤工作面的煤體的裂隙結(jié)構(gòu),為研究原狀煤體滲透性提供了個(gè)全新的試驗(yàn)研究載體,解決了破碎煤體難于取樣或取樣尺寸受限的技術(shù)難題;同時(shí)酚醛樹脂包裹原煤試件中原煤采用的是大尺寸不規(guī)則原煤,保證了煤體原有孔隙裂結(jié)構(gòu)基本不受擾動(dòng)。2)受壓條件下酚醛樹脂包裹原煤試件的滲透率測(cè)試。通過在酚醛樹脂包裹原煤試件表面分別施加平行于煤樣節(jié)理面和垂直煤樣節(jié)理面的荷載,測(cè)得不同應(yīng)力加載方式、應(yīng)力大小及水壓條件下原煤的滲流量。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)施加應(yīng)力平行原煤節(jié)理方向時(shí),隨應(yīng)力的增大,試樣滲透流量增加;當(dāng)應(yīng)力垂直原煤節(jié)理方向時(shí),隨應(yīng)力的增大而減少。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析,構(gòu)建三維應(yīng)力條件下原煤滲透率的流固耦合方程。3)河南新安煤礦防水煤柱穩(wěn)定性分析。針對(duì)河南大有能源股份有限公司新安煤礦突水事故頻發(fā),詳細(xì)統(tǒng)計(jì)了新安煤礦的歷年突水情況,并對(duì)礦井突水原因進(jìn)行分析。為探究新安煤礦防水煤柱的合理最小留設(shè)尺寸,從巖石力學(xué)和滲流力學(xué)出發(fā)采用流固耦合分析方法探討采空區(qū)防水煤柱在采動(dòng)應(yīng)力和高水力梯度作用下的流固耦合效應(yīng),通過引入流固耦合-強(qiáng)度折減法分析方法研究承壓采空區(qū)突水過程的流固耦合突變機(jī)理,在此基礎(chǔ)上通過分析計(jì)算得出不同采空區(qū)水壓條件下,防水煤柱的合理最小尺寸。針對(duì)新安煤礦的煤層地質(zhì)力學(xué)條件,耦合分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)采空區(qū)水壓分別為1 MPa、2 MPa、3 MPa、4 MPa、5MPa時(shí),所需防水煤柱最小合理厚度分別為16 m、18 m、21 m、24 m、28m。
【關(guān)鍵詞】：流固耦合 數(shù)值模擬分析 塊狀原煤 防水煤柱
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD745;TD822.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 研究工程背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 煤體滲流試驗(yàn)研究13-14
• 1.2.2 理論分析14-16
• 1.2.3 數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)16-17
• 1.2.4 突水防治施工研究17-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.4 研究路線19-21
• 第二章 裂隙煤巖體流固耦合特性分析21-30
• 2.1 流固耦合作用下煤巖體的滲流規(guī)律21-25
• 2.1.1 應(yīng)力與孔隙壓作用下煤巖體的滲透系數(shù)演化規(guī)律21-22
• 2.1.2 體積應(yīng)力與孔隙壓共同作用下煤體滲流規(guī)律22-23
• 2.1.3 在法向應(yīng)力作用下的煤巖體裂隙滲流機(jī)理分析23-25
• 2.2 裂隙煤巖體流固耦合模型25-28
• 2.2.1 連續(xù)介質(zhì)流固耦合模型25-26
• 2.2.2 擬連續(xù)介質(zhì)流固耦合模型26-27
• 2.2.3 裂隙介質(zhì)流固耦合模型27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 酚醛樹脂包裹原煤試件的制備30-39
• 3.1 原煤取樣30-31
• 3.2 試樣制備31-38
• 3.2.1 合理酚醛樹脂成分配比31-34
• 3.2.2 推薦尺寸34
• 3.2.3 試樣制備過程34-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 受壓條件下原煤滲透性的流固耦合實(shí)驗(yàn)39-51
• 4.1 現(xiàn)有煤體滲透性測(cè)試方法的不足39-40
• 4.2 受壓條件下原煤滲透性的流固耦合實(shí)驗(yàn)40-50
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)加載40-43
• 4.2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備40-41
• 4.2.1.2 實(shí)驗(yàn)過程41-43
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析43-50
• 4.2.2.1 滲流量分析43-47
• 4.2.2.2 原煤滲透性分析47-48
• 4.2.2.3 原煤滲透率的流固耦合方程48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第五章 新安煤礦防水煤柱穩(wěn)定性數(shù)值模擬51-71
• 5.1 新安煤礦概況51-52
• 5.1.1 地理位置51-52
• 5.1.2 地形地貌52
• 5.2 新安礦井水文條件52-55
• 5.2.1 突水情況介紹52-54
• 5.2.2 突水原因分析54-55
• 5.3 突水的流固耦合機(jī)理55-58
• 5.3.1 流固耦合分析55-57
• 5.3.2 防水煤柱彈塑性分析57-58
• 5.4 突變理論防水煤柱穩(wěn)定強(qiáng)度折減法58-61
• 5.5 防水煤柱數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)61-65
• 5.5.1 突變理論防水煤柱穩(wěn)定強(qiáng)度折減法數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)61-62
• 5.5.2 數(shù)值模型建立62-63
• 5.5.3 數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)M過程及參數(shù)選定63-65
• 5.6 數(shù)值模擬計(jì)算及結(jié)果分析65-69
• 5.6.1 不同折減系數(shù)防水煤柱滲透系數(shù)分析65-66
• 5.6.2 防水煤柱安全系數(shù)分析66-68
• 5.6.3 防水煤柱安全系數(shù)和防水煤柱、防水煤柱厚度關(guān)系分析68-69
• 5.7 本章小結(jié)69-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-74
• 6.1 主要結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79-80
• 附錄80-81

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 韓立尚;宋蕾;楊成立;賈世茂;張星河;丁榮春;;建筑物荷載作用下采空區(qū)地下水流失研究[J];金屬礦山;2010年09期

  本文關(guān)鍵詞：原煤滲透特性流固耦合實(shí)驗(yàn)研究和防水煤柱穩(wěn)定性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：398027