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《辽宁工程技术大学》 2009年
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渗流作用下深部矿场采动围岩的传热机理研究

徐义洪  
【摘要】:随着煤矿、冶金等矿山的深部开采,高温害的威胁日益严峻,由此带来的井下工作条件恶化、支护结构养护、引起煤层发火以及阻碍井下救援工作等潜在威胁迫切需要解决,因此,伴随着矿场的深部开采和地热资源的开发利用,深部岩体传热机理的研究具有很强的实际意义。目前,对深部岩体渗流场与温度场的研究已成为工程界内非常关注的问题之一,它是影响工程正常运转和工程安全性的重要因素,被广泛应用于工程各领域。 本文从采动裂隙岩体的渗透特性及传热特性理论出发,将渗流理论与传热学相结合,建立了单裂隙渗流模型及耦合基本方程,并运用有限元数值模拟软件,进行了瞬态温度场模拟;在此基础上,建立了裂隙岩体的耦合传热模型,然后采用导热微分方程描述了裂隙岩体的温度场分布,并用加权余量的Galerkin法对岩体热传导方程进行了离散,结合边界条件及计算参数对裂隙岩体的流固耦合传热进行了数值求解,为分析三维渗流作用下深部岩体的传热机理奠定了基础。其次,通过分析深部岩体地下温度场分布及三维裂隙岩体中渗流场、岩块温度场和水流温度场的相互作用关系,推导了三者的耦合方程,建立了渗流作用下采动围岩传热数学模型,并讨论了这种耦合模型的求解思路。采用有限元数值软件,在原有模块的基础上,对相关模型做了改进,从而实现了该耦合问题的有限元求解。最后,结合潘西煤矿地温监测资料验证模型的有效性。
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TD727

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【参考文献】
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