基于流固耦合的深部開(kāi)采裂隙巖體突水?dāng)?shù)值模擬研究.pdf

1、隨著開(kāi)采深度的不斷增加，深部巖石處于“三高一擾動(dòng)”特殊地質(zhì)力學(xué)環(huán)境中，使得深部圍巖變形機(jī)理與淺部有所不同，導(dǎo)致深部開(kāi)采中突水事故的頻繁發(fā)生，對(duì)深部資源的安全高效開(kāi)采造成了巨大威脅。礦井突水是由多種因素影響造成的，絕大多數(shù)煤層底板突水情況都與斷層和陷落柱等斷裂構(gòu)造有直接關(guān)系。
　　本文采用理論分析、數(shù)值模擬、工程應(yīng)用相結(jié)合的方法，針對(duì)深部采動(dòng)條件下裂隙巖體的應(yīng)力與滲流耦合作用進(jìn)行全面、深入的研究，特別是針對(duì)斷層和陷落柱突水因素及突水

2、演化規(guī)律進(jìn)行流固耦合數(shù)值模擬研究，對(duì)于實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)，防治深部開(kāi)采條件下的裂隙巖體突水具有十分重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　（1）系統(tǒng)學(xué)習(xí)裂隙巖體的滲流基本理論，并采用連續(xù)介質(zhì)模型，以等效連續(xù)介質(zhì)理論、達(dá)西定律和Biot經(jīng)典耦合方程為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮三個(gè)主應(yīng)力的綜合影響，以應(yīng)力和孔隙水壓力作為滲透系數(shù)的函數(shù)，運(yùn)用有效應(yīng)力原理的方法，建立了等效連續(xù)裂隙巖體滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合分析的數(shù)學(xué)

3、模型。
　　（2）采用RFPA2D-Flow數(shù)值模擬軟件對(duì)不同條件下（圍壓、水壓、節(jié)理）的巖石全應(yīng)力應(yīng)變和滲透性變化規(guī)律和巖石損傷破裂演化過(guò)程進(jìn)行分析研究，得出了圍壓、孔隙水壓、節(jié)理和巖石滲透性之間的關(guān)系。
　?。?）研究分析斷層突水因素和斷層活化的力學(xué)條件，并針對(duì)斷層突水的不同影響因素（斷層傾角、斷層破碎帶厚度和含水層水壓），采用FLAC3D數(shù)值軟件模擬了深部“三高一擾動(dòng)”條件下的斷層突水機(jī)理和這些影響因素在斷層突水過(guò)程中