煤层为主含水层的力学特性及渗流突水机理研究

基本信息
批准号:51574228
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:李强
学科分类:
依托单位:中国矿业大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:缪协兴,李顺才,马丹,倪晓燕,韩雨,王志飞
关键词:
物理力学特性煤层为主含水层突水机理渗流
结项摘要

Based on the special geological condition that the mining coal seam is the main aquifer for the Xiaojihan coal mine in Yuheng mine areas of west China, the mechanical properties of the coal seam and the water inrush mechanism will be studied in this project. By analyzing the fracture meso-structure of the containing-water coal seam and studying the strength and seepage properties, the special physical and mechanical properties belonged to the containing-water coal seam can be obtained, which is different from the common coal seam. Based on the failure mode of shearing yield and tension and the corresponding plastic flow rule, the deformation dynamics theory of the containing-water coal seam, combining with the basic unsaturated seepage theory, the dynamical model and the determinate solution condition are established for the coupling system of seepage with the deformation of containing-water coal seam, aquifuge and unconfined aquifer layer. According to fast Lagrange analysis method the dynamical responses algorithm for the coupling system is designed, and the structural diagrams calculating the responses of the strata deformation and seepage coupling system are established and the corresponding FORTRAN program is edited, thus the performance of the water transmitting into the roadway and goaf during coal seam mining will be studied. According to the numerical calculation result and the differential dynamical system theory, the structural stability of the dynamical system will be analyzed and the water inrush mechanism will be explained for the coal mine whose coal seam is the main aquifer during the coal-cutting and roadway-driving.

本项目以我国西部榆横矿区小纪汗煤矿“开采煤层为主含水层”这一特殊的地质条件为基础,研究该类煤层的力学特性及渗流突水机理。通过对含水煤层裂隙的细观结构分析及强度、渗流特性研究,得到含水煤层区别于普通煤层的特殊物理力学特性;基于含水煤层的剪切屈服和拉伸破坏形式及相应的塑性流动法则、含水煤层变形动力学理论及非饱和渗流基本理论,建立含水煤层、隔水层、潜水层变形与渗流耦合系统的动力学模型及定解条件;根据快速Lagrange分析法设计耦合系统的动力学响应算法,构建岩层变形-水渗流耦合系统响应计算程序的结构框图并编制相应的Fortran程序,研究煤层开采过程中水向巷道和采空区中的运移行为;根据数值计算结果及微分动力系统理论分析耦合动力系统的结构稳定性,解释煤层为主含水层的矿井在揭煤、掘巷过程中的突水机理。

项目摘要

本项目以我国西部榆横矿区小纪汗煤矿“开采煤层为主含水层”这一特殊的地质条件为基础,研究该类煤层的力学特性及渗流突水机理。通过对含水煤层裂隙的细观结构分析及强度、渗流特性研究,得到含水煤层区别于普通煤层的特殊物理力学特性;基于含水煤层的剪切屈服和拉伸破坏形式及相应的塑性流动法则、含水煤层变形动力学理论及非饱和渗流基本理论,建立含水煤层、隔水层、潜水层变形与渗流耦合系统的动力学模型及定解条件;根据快速Lagrange分析法设计耦合系统的动力学响应算法,构建岩层变形-水渗流耦合系统响应计算程序的结构框图并编制相应的Fortran程序,研究煤层开采过程中水向巷道和采空区中的运移行为;根据数值计算结果及微分动力系统理论分析耦合动力系统的结构稳定性,解释煤层为主含水层的矿井在揭煤、掘巷过程中的突水机理。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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批准年份:2016
负责人:巨峰
学科分类:E0405
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
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深矿井煤层开采诱发底板突水的动力学机理及分析预测理论

批准号:41172242
批准年份:2011
负责人:肖洪天
学科分类:D0705
资助金额:70.00
项目类别:面上项目