基于流固耦合的深部開采裂隙巖體突水?dāng)?shù)值模擬研究.pdf

1、隨著開采深度的不斷增加，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)致深部開采中突水事故的頻繁發(fā)生，對深部資源的安全高效開采造成了巨大威脅。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，對于實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)，防治深部開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。
　　本文的主要研究內(nèi)容及成果如下：
　?。?）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)裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場耦合分析的數(shù)學(xué)

3、模型。
　?。?）采用RFPA2D-Flow數(shù)值模擬軟件對不同條件下（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程中