采空區(qū)覆巖冒落數(shù)值模擬及三維空間孔隙率分布研究.pdf

1、采空區(qū)內(nèi)部氣體的流動(dòng)屬多孔介質(zhì)滲流，采空區(qū)內(nèi)流場(chǎng)的分布受冒落巖石孔隙率的影響。覆巖的冒落下沉規(guī)律決定了冒落巖石碎脹特性、孔隙率在采空區(qū)三維空間內(nèi)的分布，進(jìn)而決定了采空區(qū)內(nèi)流場(chǎng)的分布。所以，對(duì)覆巖冒落以及采空區(qū)三維空間孔隙率分布開展研究，對(duì)于采空區(qū)流場(chǎng)的分析具有重要意義。
　　依據(jù)趙莊煤礦地質(zhì)勘探報(bào)告，結(jié)合不同巖層性質(zhì)，采用巖石質(zhì)量評(píng)價(jià)法，確定了各巖層合理的節(jié)理間距與力學(xué)參數(shù)。對(duì)采動(dòng)巖層數(shù)值模擬，將模擬結(jié)果中冒落帶、裂隙帶的高度與經(jīng)

2、驗(yàn)公式計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)考察分析結(jié)果比較，模擬得出的覆巖冒落規(guī)律接近于工程實(shí)際，驗(yàn)證了節(jié)理間距與力學(xué)參數(shù)的合理性。
　　通過對(duì)比不同上邊界、側(cè)向邊界尺寸模型中數(shù)值模擬結(jié)果的老頂下沉量，得到在對(duì)趙莊煤礦采空區(qū)數(shù)值模擬時(shí)的合理模型邊界尺寸：當(dāng)模型上邊界尺寸大于70m，側(cè)向邊界尺寸大于100m時(shí)，才能得到可靠的模擬結(jié)果。采用合理的邊界尺寸對(duì)覆巖數(shù)值模擬，研究得出覆巖冒落下沉規(guī)律：當(dāng)推進(jìn)距離大于300m后，老頂沿推進(jìn)方向在采空區(qū)中部最大下沉量不變

3、；隨著距工作面距離增加，老頂下沉量呈線性增加，在工作面后方120m位置處下沉量達(dá)最大值2.46m。
　　結(jié)合趙莊礦3304工作面巖層分布，在UDEC中建立物理模型，對(duì)采動(dòng)覆巖數(shù)值模擬，將二維模擬結(jié)果修正并轉(zhuǎn)化為三維，得到在采空區(qū)三維空間內(nèi)冒落巖層各交界面的下沉量。對(duì)下沉量數(shù)據(jù)分析處理，以表達(dá)式與分布圖表示出了采空區(qū)三維空間中孔隙率分布。將孔隙率分布導(dǎo)入采空區(qū)流場(chǎng)物理模型，對(duì)比采空區(qū)流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了孔隙率分布的