【摘 要】
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为了防止煤与瓦斯突出后发生瓦斯逆流,结合流体动力学研究突出冲击波对防突风门和风筒防逆流装置的破坏失效机制.基于理论推导,得到了煤与瓦斯突出条件下的冲击波传播模型,给出作用在风门和风筒防逆流装置处的反射超压.利用突出能量传播模拟系统,模拟井下发生突出事故后冲击波在巷道中的传播,并将试验结果与理论计算和数值模拟结果进行对比.在此基础上利用Fluent对4种不同突出条件下冲击波在巷道内的传播进行模拟研究,并且将风门和风筒防逆流装置处的超压随时间变化数据输入LS-DYNA进行数值模拟.研究结果表明:实际的冲击波衰
【机 构】
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贵州大学矿业学院,贵州 贵阳 550025;贵州大学瓦斯灾害防治与煤层气开发研究所,贵州 贵阳 550025;贵州大学复杂地质矿山开采安全技术工程中心,贵州 贵阳 550025;重庆大学煤矿灾害动力学
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为了防止煤与瓦斯突出后发生瓦斯逆流,结合流体动力学研究突出冲击波对防突风门和风筒防逆流装置的破坏失效机制.基于理论推导,得到了煤与瓦斯突出条件下的冲击波传播模型,给出作用在风门和风筒防逆流装置处的反射超压.利用突出能量传播模拟系统,模拟井下发生突出事故后冲击波在巷道中的传播,并将试验结果与理论计算和数值模拟结果进行对比.在此基础上利用Fluent对4种不同突出条件下冲击波在巷道内的传播进行模拟研究,并且将风门和风筒防逆流装置处的超压随时间变化数据输入LS-DYNA进行数值模拟.研究结果表明:实际的冲击波衰减比数值模拟和理论计算更加快,试验和模拟误差不大且总的变化规律是一致的,利用数值模拟手段研究冲击波传播规律是可行的;风筒防逆流装置处的冲击波超压峰值大于风门位置的超压峰值,且冲击波超压在第1个波峰出现后震荡下降;由于风筒中反射出的冲击波叠加,风门位置的超压峰值是在第2个波峰出现,突出压力和突出孔径越大,相应的冲击波超压峰值就越大.研究成果对防突风门和防逆流装置设计具有指导意义.
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切顶留巷顶板支护方式主要为主动支护与临时支护.研究留巷期间顶板主动支护与临时支护之间的量化关系,确定切顶留巷顶板支护参数量化关系,可为支护参数设计及稳定性控制提供理论依据.以祁东煤矿7135工作面为工程背景,研究切顶巷道走向及倾向不同层位顶板变形规律,获得直接顶与基本顶的协调变形特征.分析直接顶与基本顶协调变形力学特征,建立切顶留巷直接顶与基本顶组合力学模型,以锚杆发生剪切破坏为临界指标,获得层间错动判据,并以此分析临时支护刚度、锚杆预紧力及锚杆支护间排距之间的量化关系.通过引入埋深因素,分析不同埋深临时
近年来,水溶开采盐矿地表大面积突然沉陷事故屡有发生,引起社会广泛关注.资料表明,上覆岩层在短时间内大面积突然垮塌、塌陷坑轮廓近似为圆形、地表冲出数米高水柱等是事故共同特征.为此,本文构建了2种沉陷模型,分别为上覆岩层整体沉陷的陷落柱模型和松散沉积物沿着通道流入溶腔的漏斗模型.模型参数分析和典型案例表明:1)溶腔内卤水对覆岩底部的浮托力、陷落柱的高度和半径大小、覆岩的岩性和结构等是陷落柱型沉陷发生与否的主要因素;2)联通通道尺寸和地表含水沙土层厚度对漏斗型沉陷的速度和规模具有重要影响;3)卤水顶蚀作用下覆岩
为了解传统单漏斗放矿过程中散体介质体系内部微细观特性的变化、强化对传统单漏斗放矿过程中散体介质体系宏观流动特性的认识,基于颗粒离散元方法,构建传统单漏斗放矿试验模型,并结合接触力学及统计力学相关知识,对传统单漏斗放矿过程中由矿石颗粒组成的散体介质体系内部接触力概率分布密度、配位数、接触力分量比等参数进行量化研究.研究发现:随着放矿的进行,散体介质体系内部接触力集度变化规律不尽相同;放矿过程中不同类型接触力强度概率分布呈现出相似的变化规律,均呈指数形式衰减,且不同放矿节点条件下接触力强度分布规律也高度相似;
水压致裂的应力扰动评价是动力灾害煤岩层水压致裂的关键科学问题.提出了基于应力增速、应力梯度的水压致裂应力扰动评价方法.采用大尺寸真三轴水压致裂应力扰动物理模型实验,分析了水压致裂应力扰动的大小、特征及其影响因素.水压致裂过程中当泵注排量相同时,同一时间内距离水压裂缝越近,平均孔隙压力增速及孔隙压力梯度越大,孔隙压力增速和孔隙压力梯度按指数规律衰减.相同位置处,泵注排量越大,平均孔隙压力增速和孔隙压力梯度越大.开泵瞬间会产生很高的骨架应力增速,同时在致裂过程中,水压力的大幅度波动也会产生较大的骨架应力增速,
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为了解决地下矿山岩体防渗及顶底板突水问题,设计破碎岩体应力-渗流耦合试验,分析岩体破坏特征及渗透率变化特征,并揭示应力-渗流耦合试验中岩体的致灾演变规律;结合D-P准则演化推导岩体应力-渗流耦合力学模型,从力学角度解释岩体破坏过程;推导应力-渗流耦合模型在FLAC3D中的有限差分程序,实现耦合模型的二次开发应用.研究表明:岩体的渗透率变化规律可划分为4个阶段(孔隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性强化变形阶段及破坏后阶段),其中在塑性强化阶段渗透率产生明显提升并持续增长;增大孔隙水压,岩体泊松比上升,弹性模量下
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