基于流固耦合的深部煤层采动底板突水机理研究-北京大学学报.PDF

　 第４５卷第６期 煤 炭 科 学 技 术 Ｖｏｌ４５　 Ｎｏ６　 　 ２０１７年 ６月 Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 　 Ｊｕｎｅ ２０１７　 基于流固耦合的深部煤层采动底板突水机理研究 翟晓荣，吴基文，张红梅，沈书豪，田诺成 （安徽理工大学 地球与环境学院，安徽 淮南　 ２３２００１） 摘　 要：为了研究煤层深部开采底板采动破坏特征及与浅部开采的差异及底板突水机理，以淮北矿区 ３Ｄ 下组煤底板为研究对象，建立了３种不同采深的底板突水模型。 基于ＦＩＳＨ语言对ＦＬＡＣ 软件进行 二次开发，对流固耦合条件下不同深度煤层采动底板破坏特征进行了综合分析与对比。 研究结果表 明：深部条件下煤层采动底板破坏形态与浅部明显不同，深部高地应力及高承压水耦合作用下，含水 层顶部发育原位张裂带，且在采动影响下，会进一步出现递进导升现象，而浅部开采时无此现象；当采 动破坏带与深部递进导升带沟通时，发生底板突水事故，揭示了矿井深部煤层底板原位张裂隙产生— 与承压含水层导通—原位导升带发育—采动破坏带与递进导升带沟通这一突水机理。 关键词：深部矿井；流固耦合；煤层底板；底板突水 － － － 中图分类号：Ｐ６４１　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：０２５３ ２３３６（２０１７）０６ ０１７０ ０６ － Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｆｌｏｏｒ ｏｆ ｄｅｅｐ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｉｎ － ｍｉｎｅ ｓｈａｆｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｌｕｉｄ ｓｏｌｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｚｈａｉ Ｘｉａｏｒｏｎｇ，Ｗｕ Ｊｉｗｅｎ，Ｚｈａｎｇ Ｈｏｎｇｍｅｉ，Ｓｈｅｎ Ｓｈｕｈａｏ，Ｔｉａｎ Ｎｕｏｃｈｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ　 ２３２００１，Ｃｈｉｎａ） － Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄｗａｔｅｒ ｉｎｒｕｓｈ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎｄｕｃｅｅｌ ｆｌｏｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｍｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｎ ｄｅｅｐ ａｎｄ ｓｈａｌｌｏｗ ａｒｅａ，ｔｈｅｆｌｏｏｒ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｇｒｏｕｐ ｃｏａｌ ｉｎ Ｈｕａｉｂｅｉ ＭｉｎｉｎｇＡｒｅａｗａｓ ｓｅｔ ａｓ ｓｔｕｄｙ ｏｂｊｅｃｔ，ａｎｄｔｈｒｅｅｆｌｏｏｒ ３Ｄ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｉｎｉｎｇｄｅｐｔｈｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ＦＬＡＣ ｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆ ＦＩＳＨｌａｎｇｕａｇｅａｎｄｔｈｅｄａｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ⁃