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矿井工作面突水力电耦合场数值模拟研究

蔡明锋

  随着煤层开采水平的延伸和开采深度的增大,矿井受水害威胁的程度日趋严重,工作面底板突水防治工作也就更加必要和迫切。一些矿井防治水探(监)测方法已趋于成熟,比如电法勘探、瞬变电磁勘探等传统手段,但对井下工作面推进时底板突水尚没有一种简便有效的监测手段。本文利用有限差分法系统地研究了工作面突水力电耦合场电场响应特征,为矿井工作面突水监测提供了理论依据。 论文分析了底板突水条件因素,通过岩石加载破坏电阻率变化特征实验,发现受载岩石随着力的增大导致内部裂隙发生变化,电阻率呈规律性变化,归纳出了应变—电阻率曲线的几种形式。结合采矿活动引起的底板岩体破坏形成的相应变形区域(超前支撑压力区、膨胀破坏区、重新压实区)设定几何参数,结合岩石加载电阻率变化实验结果,设定底板岩层相应变形区域电性参数,建立了工作面突水力电耦合模型。采用有限差分方法对工作面推进时底板力电耦合场电阻率响应特征进行数值模拟,利用电阻率CT成像进行底板岩层电阻率动态变化反演计算,研究表明:工作面推进过程中及突水前后底板相应变形区域随着工作面的推进,其电阻率发生相应的变化,超前支撑压力区电阻率降低;膨胀破坏区突水前电阻率增大,突水后锐减:重新压实区突水前电阻率低于膨胀破坏区,高于围岩,突水后电阻率降低。数值模拟结果证实了采用电阻率法进行工作面突水监测是完全可行的。……   
[关键词]:工作面突水;力电藕合场;有限差分法;数值模拟;电场响应
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东科技大学2010年
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