弱胶结地层条件下工作面溃水溃砂规律模拟研究 论文

针对工作面开采过程中上覆弱胶结古近系砂砾岩含水层易导致溃水溃砂事故的问题，以西部某矿井21-1煤层开采过程为研究背景，研究确定了安全开采煤层厚度，以降低工作面发生溃水溃砂事故的可能性。利用PFC3D软件构造工作面三维模型，依据工作面现场测得的宏观参数，通过宏细观参数转换公式转换成细观参数导入三维模型中，模拟工作面在开采厚度为2、4、6、8 m时水砂混合物流动的情况，从而分析工作面发生溃水溃砂灾害的可能性。为了更深入了解类似研究的进展，可以参考弱胶结地层工作面溃水溃砂数值模拟研究，其中详细探讨了数值模拟方法在预防灾害中的应用。

结果表明: 从溃水溃砂通道发育过程及含水层水压变化两个角度分析，煤层开采厚度为2、4 m时，溃水溃砂通道没有贯通到工作面，含水层水压还存在一定的压力，此时发生溃水溃砂事故的概率较小；而当煤层厚度为6、8 m时，工作面与砂层之间竖向裂隙出现贯通，溃水溃砂通道形成，含水层水压在最终开采阶段逐渐降低至0，工作面发生溃水溃砂等灾害的概率较大。此结论与浅埋煤层顶板突水溃砂防治工程及开采安全性研究的发现类似，其中也讨论了顶板突水溃砂的防治方法及安全性评估的重要性。