基于流固耦合的深部開采裂隙巖體突水數值模擬研究.pdf

1、隨著開采深度的不斷增加，深部巖石處于“三高一擾動”特殊地質力學環(huán)境中，使得深部圍巖變形機理與淺部有所不同，導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，絕大多數煤層底板突水情況都與斷層和陷落柱等斷裂構造有直接關系。
　　本文采用理論分析、數值模擬、工程應用相結合的方法，針對深部采動條件下裂隙巖體的應力與滲流耦合作用進行全面、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)律進行流固耦合數值模擬研究，對于實現煤礦的安全生產，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用價值。
　　本文的主要研究內容及成果如下：
　?。?）系統(tǒng)學習裂隙巖體的滲流基本理論，并采用連續(xù)介質模型，以等效連續(xù)介質理論、達西定律和Biot經典耦合方程為基礎，同時考慮三個主應力的綜合影響，以應力和孔隙水壓力作為滲透系數的函數，運用有效應力原理的方法，建立了等效連續(xù)裂隙巖體滲流場與應力場耦合分析的數學

3、模型。
　　（2）采用RFPA2D-Flow數值模擬軟件對不同條件下（圍壓、水壓、節(jié)理）的巖石全應力應變和滲透性變化規(guī)律和巖石損傷破裂演化過程進行分析研究，得出了圍壓、孔隙水壓、節(jié)理和巖石滲透性之間的關系。
　　（3）研究分析斷層突水因素和斷層活化的力學條件，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數值軟件模擬了深部“三高一擾動”條件下的斷層突水機理和這些影響因素在斷層突水過程中