防水煤柱安全评价的流-固耦合分析.pdf

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1、Vo1．19．NO．4第19卷第4期中国矿业2010年4月CHINAMININGMAGAZINEApril2010防水煤柱安全评价的流一固耦合分析战玉宝，刘焕芝，尤春安。(1．山东科技大学资源与土木工程系，山东泰安271019；2．山东科技大学泰安校区，山东泰安2710193．山东科技大学土建学院，山东青岛266510)摘要：应用流一固耦合分析，对防水安全煤柱进行安全评价。采用有限差分分析软件FLAC，分析了不考虑流～固耦合与考虑流一固耦合两种情况下，某煤矿四采二层煤安全防水煤柱的稳定性及防溃水能力。比较二者的计算结果发

2、现：考虑流一固耦合与不考虑流一固耦合时的计算结果中，塑性区都呈现出两端高、中间低的“马鞍”形状，但考虑耦合时塑性区的范围比较大；考虑流一固耦合作用时，可以模拟底板的受力状态与变形破坏规律；在合理防水安全煤柱留设分析中，考虑流一固耦合是必要的；采用流一固耦合分析可以得出，实例中最小防水安全煤柱的长度不应小于28m。分析表明，对防水煤柱的安全性进行流一固耦合分析，是一种更接近于实际情况的、更有效的分析方法。关键词：防水煤柱；流～固耦合；数值分析；FLAC中图分类号：TD823．23文献标识码：A文章编号：1004—4051(

3、2010)04—0089—04Fluid—SolidcouplinganalysisofthesafetyofthewaterproofcoalpillarZHANYubao，LIUHuan-zhi，Y0UChun—an。(1．Dept．ofResourcesandCivilEngineering，ShandongUniversityofScience＆Technology，Tai’an271019，China；2．Tai’anCampus，ShandongUniversityofScience&Technology，T

4、ai’an271019，China；3．CollegeofCivilEngineering8LArchitecture．ShandongUniversityofScience8LTechnology，Qingdao266510，China)Abstract：Thepaperanalyzesthestabilityandanti—water-inrushabilityofthewaterproofsecuritycoalpillarofacertainminerespectivelyconsideringfluid—sol

5、idcouplingandwithoutcouplingthroughFLAC．Thecomparisonbetweenbothcomputationresultsshowsthatplasticzonesinbothcasestakeona“saddle”shapewhichishighatbothendsandlowinthemiddle，buttheplasticzoneislargerinthecouplinganaly—sis．Thestressstateanddeformationandfailurelawo

6、fthebottomfloorcanbesimulatedinthecouplinga—nalysis．ItisnecessarytOconsiderfluid—solidcouplingintheexampleandthecomputedminimumlengthofwaterproofcoalpillarshallnotbeshorterthan28meters．Theresultsindicatethatfluid—solidcouplinganal—ysisofthewaterproofcoa1pillarism

7、oretruthfulandeffective．Keywords：waterproofcoalpillar；fluid—solidcoupling；numericalsimulation；FLAC。。突水是煤矿防水煤柱失效的重要形式，引起性问题，还涉及到渗流场与应力场的耦合问题。[】]的损失是巨大的。突水事故轻者会冲垮工作面、含水松散层下采煤，是水体下采煤的重要方淹没设备、增加矿井的排水负担，严重者会造成面。近年来，华东、华北、西北等地的许多煤矿，人员伤亡、淹井等。全国已经发生许多起近松散开采上限不断提高，己经在不同矿区

8、、不同富水层开采上部含水层造成的水砂突涌和淹井事故，程度的松散含水层下开展近松散层开采。对防水造成重大经济损失。防水煤柱失稳突水，不仅涉煤柱的合理留设进行了深入研究，[2并取得一批及到煤柱在水压力作用下的力学性质与长期稳定重要理论成果。于进广等r53对中等含水层下留设防砂煤柱的安全开采机理进行了研究，廖学东、疏收稿日