基于数字照相量测的陷落柱渗流演化灾变机理研究

基本信息
批准号:41807209
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张勃阳
学科分类:
依托单位:河南理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:林志斌,潘夏辉,冯文林,张丁元,葛双双
关键词:
渗流演化陷落柱数字照相量测灾变机理
结项摘要

With the coal mining extending to the deep space, the water disaster of collapse column is increasingly serious. Howere, the research of the cataclysm key factors such as seepage path, the particle megration and loss is incomplete. The collapse column water inrush mechanism can not be revealed rootly. Therefore, the collapse column test samples are made with the actual particle size distribution laws in this topic. The visual seepage test system will be developed combining with digital photography measurement mothed. The seepage evolution of collapse column will be tested under different conditions of axial compression, water pressure and test time. The seepage path, the particle migration and loss can be directly observed in these tests. The spatiotemporal evolution laws of the seepage path, the particle migration and loss will be studied under fluid-solid coupling. The seepage evolution model of collapse column will be built with the tests results, Bernouli formula and Forchheime formula of non-Darcy theory. The model will be solved by secondary development of PFC numerical simulation software. The water desist capacity evolution of collapse column will be analyzed. The water cataclysm mechanism of collapse column will be revealed. The research resluts will be a powerful theoretical support for the prevention of collapse column water inrush in north China.

随着煤矿开采向深部延展,我国华北地区的陷落柱水害日趋严重,但目前渗流路径和颗粒迁移流失等渗流灾变关键因素研究不充分,无法从根本上揭示陷落柱突水机理。为此,本课题根据陷落柱的实际粒径分布规律制备陷落柱样品,结合数字照相量测方法研发可视化渗流试验系统,开展不同轴压、水压和试验时间条件下的陷落柱渗流演化灾变试验,测试渗流路径和颗粒迁移流失等渗流突变关键因素,研究流固耦合作用下渗流路径和颗粒迁移流失的时空演化规律,基于试验规律、粘性Bernoulli方程和Forchheimer型非Darcy流理论建立陷落柱渗流演化灾变模型,通过PFC数值模拟软件二次开发求解模型,分析陷落柱阻水能力的变化规律,揭示陷落柱突水灾变机理。研究成果可为我国华北地区陷落柱水害防治提供强有力的理论支撑。

项目摘要

随着煤矿开采向深部延展,我国华北地区的陷落柱水害日趋严重,但目前渗流路径和颗粒迁移流失等渗流灾变关键因素研究不充分,无法从根本上揭示陷落柱突水机理。为此,本项目根据实际陷落柱样品的粒径分布规律,利用分形维度计算结果配制陷落柱破碎岩体试样开展了陷落柱变质量渗流研究,分析了有侧限轴压、水压和质量流失对陷落柱渗流演化致灾机理的影响,讨论了质量流失对破碎岩体渗流突变的影响。以司马煤矿陷落柱X3为例,在粘性Bernoulli方程的基础上研究了不同埋深条件下陷落柱的流体能量消耗能力,通过FLAC3D软件二次开发重现了桃园矿陷落柱突水的全过程,揭示陷落柱突水灾变机理。研究成果可为我国华北地区陷落柱水害防治提供强有力的理论支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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