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《山东科技大学》 2007年
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断层防水煤柱合理留设的流固耦合分析

卢兴利  
【摘要】: 矿井水害是影响和威胁中国煤矿安全、高效生产的主要因素之一。大量的统计结果表明,突水绝大多数是与断层有着直接关系。而留设断层防水煤柱就成为一种堵塞通道、隔断水源,防止构造突水的重要措施。但在各种情况下,如何留设断层防水煤岩柱,用什么方法计算防水煤岩柱尺寸才算合理,至今尚无一个合理的计算办法。防水煤柱留设过大,虽有利于安全生产,但积压了大量的煤炭资源;若留设过小,则又会威胁煤矿生产的安全。同时突水事故又是应力场和渗流场共同作用的结果。因此尽可能全面地考虑诸多影响因素,会使留设的煤柱尺寸趋于科学性和合理性,使之既能保证煤矿安全生产和建设,又能最大限度地回收煤炭资源。 本文在全面考虑影响断层防水煤柱留设因素的前提下,建立了合适的力学模型,将岩体力学弹塑性有限元理论与渗流理论相结合,系统提出模型的耦合计算方法,即:应用岩体(石)力学弹塑性有限元理论及流固耦合分析原理,反复计算留设不同煤柱宽度时的围岩应力及其变化,分析在变化的应力状态下断层的稳定性,得出塑性破坏区,同时研究塑性破坏区的展布特征。在此基础上,确定最佳的防水煤柱尺寸,使之既能保证塑性破坏区不会波及导水断层从而避免水害事故,又能最大限度地回收煤炭资源。 本文应用数值模拟分析方法对防水煤柱进行流固耦合分析,是一种更接近于实际情况的有效分析方法,为防水煤柱的合理留设提供了一种可靠的数值分析方法,具有很好的应用前景。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TD745.2

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