煤矿底板陷落柱突水临界判据及数值模拟研究

摘要：

为了研究岩溶陷落柱突水机理,为预防煤矿陷落柱突水提供理论依据和参考.本文基于渗流力学、弹塑性力学等理论,得到了陷落柱在周边围压、自身重力以及水压等作用下的应力分布,结合Drucker-Prager破坏准则得到了陷落柱内岩体破坏的临界水压,并将研究成果导入多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics进行求解,得到了特定水压下渗流过程中陷落柱内的渗流、破坏过程云图,以及工作面距含水层不同距离条件下陷落柱内岩体的破坏区域分布,给出了破坏区范围占陷落柱体积的比例曲线,并通过工程实际验证了理论分析与数值模拟的正确性.理论与数值模拟研究结果表明:①导水陷落柱存在一个与自身性质以及应力状态有关的临界突水水压,水压大于临界水压后陷落柱内岩体将发生破坏,引发突水;②导水陷落柱被揭露后初始涌水量较小,随着渗流时间的增加,涌水量随之不断增加,最终可能引发陷落柱突水灾害;③工作面距离含水层越远,陷落柱破坏程度越小,突水危险性也越小.

关键词： 煤矿底板 陷落柱 突水事故 临界判据 数值模拟

作者: 姚邦华 王连成 马庆庆

作者单位: 河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000

会议类型: 国内会议

会议名称: 第28届全国高校安全工程专业学术年会暨第10届全国安全工程领域工程硕士研究生教育研讨会

会议地点: 郑州

会议语种:中文

页码: 580-587

在线出版日期: 2016-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）