巷道前伏承压溶洞突水灾变流固耦合分析
2014-04-01赵延林曹平万文王卫军张盛国邹声华
中南大学学报(自然科学版) 2014年5期
赵延林 ,曹平,万文 ,王卫军 ,张盛国 ,邹声华
(1. 湖南科技大学 煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南 湘潭,411201;2. 湖南科技大学 能源与安全工程学院,湖南 湘潭,411201;3. 中南大学 资源与安全工程学院,湖南 长沙,410083)
突水事故造成的直接经济损失一直排在各类煤矿灾害前列。南方煤矿突水事故的水源主要有岩溶水、老窑积水和地表水,而且三者之间连通关系复杂,往往其中一类突水导致其他突水事故并发[1-3]。在各类水源中, 地下岩溶突水压力大, 突发性特别强, 造成的破坏损失最严重。矿井开挖过程中,当击穿大型充水岩溶体(如暗河、填充溶洞及岩溶破碎带等)时,会引发矿井涌水突水地质灾害[4-5]。如2003 年湖南涟源市七一煤矿石坝井的“4·16”特大突水灾害(17 人遇难)、2010 年湖南张家界市鑫茂煤矿“9.28”溶洞透水事故、2004 年贵州思南县天池煤矿“12.12”特大透水事故(21人死亡,15 人失踪)都是晚二叠系茅口灰岩内高承压溶洞水体突破岩层引起的突水事故。对于隐伏溶洞突水机理的研究主要集中在西南岩溶隧道突水机理的研究上。刘招伟等[6-8]分别对圆梁山隧道、沪蓉西高风险岩溶隧道、季家坡隧道的溶洞突水致灾机制和围岩、衬砌破坏机理进行了研究,总结了岩溶突水的不同地质模式、基本力学机制、突水流态演化模型和衬砌压裂致灾机制。目前,岩溶突水的力学机理研究主要针对岩溶隧道,而对于岩溶矿井在采掘过程中由于溶洞承压水击穿岩柱而产生工作面岩溶突水的力学机理和突水过程分析研究较少。……
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