本文關鍵詞：西部富煤區(qū)突水潰沙運移演化規(guī)律試驗研究

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【摘要】：侏羅-白堊系是我國西部富煤區(qū)的主要富煤地層,其與東部華北型煤田的石炭-二疊系在成巖時間、地質作用等方面存在著巨大的不同,從而造成了東、西部煤礦災害類型的不同。本論文得到國家973計劃項目“西部煤炭高強度開采下地質災害防治與環(huán)境保護基礎研究”(項目編號:2013CB227901)的資助,以西部富煤區(qū)地質成因背景為基礎,結合典型突水潰沙實例,對研究區(qū)的水文地質結構進行了合理的概化,并自主研發(fā)了潰沙啟動水位室內試驗系統(tǒng),以室內試驗為主要研究手段,探討和模擬了自制沙樣和實地沙樣的水沙兩相流運移特征以及潰沙啟動機制。本文的主要內容及成果如下:(1)結合西部富煤區(qū)地質成因背景以及典型突水潰沙實例,對研究區(qū)水文地質結構和突水潰沙模式進行了概化,結合對實地沙樣的顆粒級配分析,制備粗、中、細沙三種基本沙樣和兩組實地沙樣,對干沙潰沙演化規(guī)律、半飽水沙潰沙演化規(guī)律、飽水沙潰沙演化規(guī)律進行了正交試驗,共計十三組試驗。(2)試驗過程中,重點觀測和記錄了潰沙啟動臨界水位、潰沙漏斗演化過程、潰沙量演化過程、孔隙水壓力演化過程等數據。依據觀測現(xiàn)象,根據含水率不同,將潰沙沙層由下至上分為三層:飽水帶、毛細上升帶、無水帶。潰沙初期飽水帶形成空腔,隨著空腔的擴大,上部毛細上升帶和無水帶垮塌形成降落漏斗,沙體不斷運動直至空腔貫通。在此過程中發(fā)現(xiàn),沙體運動主要集中在下層水攜沙運動的飽水帶以及上層沙粒滑落的無水帶表土層。(3)根據試驗組潰沙漏斗形態(tài)發(fā)展曲線的走勢不同,將臨界水力坡度下潰沙漏斗演化過程分為四個階段:Ⅰ空腔形成期、Ⅱ快速擴展期、Ⅲ穩(wěn)定擴展期、Ⅳ空腔貫通期;將干沙漏斗演化過程劃分為三個階段:Ⅰ快速擴展期、Ⅱ穩(wěn)定擴展期、Ⅲ失穩(wěn)期;將飽和沙潰沙漏斗演化規(guī)律劃分為三個階段:Ⅰ空腔形成期、Ⅱ中心塌陷期、Ⅲ邊緣坍塌期。(4)干沙潰沙時,粒徑小的沙體潰沙速度快;具有含水率的沙體潰沙時,粒徑大的沙體潰沙速度塊,并且隨著含水率的增大,潰沙速度增大。同時,半飽水潰沙時,沙層厚度越大,其水沙比越大。并對臨界水力坡度下沙層的潰沙量變化過程進行回歸分析,擬合結果表明潰沙量和潰沙時間呈現(xiàn)較好的指數關系。
【關鍵詞】：突水潰沙 試驗模型 形態(tài)演化 臨界水力坡度
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P641.461
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 變量注釋表18-19
• 1 緒論19-27
• 1.1 研究背景及意義19
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀19-24
• 1.3 存在問題24
• 1.4 研究目標與研究內容24-25
• 1.5 研究方法與技術路線圖25-27
• 2 研究區(qū)水文地質結構研究27-39
• 2.1 研究區(qū)突水潰沙典型實例27-29
• 2.2 研究區(qū)地質及水文地質條件29-32
• 2.3 研究區(qū)沙源粒徑顆粒級配分析32-36
• 2.4 研究區(qū)水文地質結構模型36-37
• 2.5 本章小結37-39
• 3 室內模型試驗系統(tǒng)設計39-52
• 3.1 物理模型設計原理39-40
• 3.2 室內模型試驗系統(tǒng)結構及組成40-46
• 3.3 室內模型試驗沙樣制備46-48
• 3.4 室內模型試驗內容48-51
• 3.5 本章小結51-52
• 4 室內模型試驗成果52-85
• 4.1 突水潰沙臨界水頭判別準則52-53
• 4.2 潰沙漏斗形態(tài)演化過程53-66
• 4.3 潰沙量過程線及水沙比66-74
• 4.4 潰沙過程中孔隙水壓力變化情況74-77
• 4.5 實地沙樣水沙運移模擬試驗結果77-81
• 4.6 補充試驗結果81-83
• 4.7 本章小結83-85
• 5 水沙兩相流運移特征及啟動機制討論85-94
• 5.1 水沙兩相流運移特征85-90
• 5.2 潰沙啟動機制討論90-92
• 5.3 突水潰沙事故影響因素及防治措施92-93
• 5.4 本章小結93-94
• 6 結論及建議94-96
• 6.1 主要結論94-95
• 6.2 建議95-96
• 參考文獻96-104
• 作者簡歷104-106
• 學位論文數據集106

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前5條

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本文編號：828041