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2021年第02期
2021-03-19
45

基于LBM-DEM耦合方法的突水溃砂运移规律研究

  • 作者:

    浦海
    郭世儒
    刘德俊
    许军策
    王健
  • 关键词:

    突水溃砂
    LBM-DEM方法
    水砂运移
    液固耦合
  • 作者单位:

    中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
    新疆工程学院 采矿工程与地质学院
    中国矿业大学 力学与土木工程学院

摘要

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摘要:

我国西部矿区因其特殊的地质赋存条件及高强度开采方式易诱发突水溃砂灾害,迫切需要对灾害机理进行研究。为了解突水溃砂下水砂运移规律及致灾的关键原因,借助LBM-DEM耦合模拟方法对单裂隙开口通道模型中水砂两相运移问题进行了初步探究,通过对比截面流量及溃砂速率变化情况,分析了其受不同边界压力、裂隙开口宽度及砂层厚度的影响,基于Bulsara式拟合了不同边界压力时最大单位质量流量数值计算结果。研究结果表明:随边界压力增加,截面流量及最大溃砂速率单调增加,高压力下砂粒更容易在裂隙开口处堆积形成临时性密实结构阻碍水砂运移,截面流量及最大溃砂速率增幅逐渐降低,在Bulsara式基础上给出的修正式能较好的拟合最大单位质量流量曲线;随开口宽度增加,截面流量、最大溃砂速率和砂粒在开口处形成的密实结构体积均单调增加但增幅逐渐降低,发现灾害的关键影响因素之一为砂粒密实结构体积;随砂层厚度增加,砂粒密实结构持续时间增长造成阻碍效果逐渐增加,截面流量及最大溃砂速率逐渐减小且降幅逐渐降低,灾害发生点由初始水驱动砂快速流出裂隙孔口阶段转变为砂粒密实结构失稳造成砂粒倾泻阶段。

浦海,郭世儒,刘德俊,等.基于LBM-DEM耦合方法的突水溃砂运移规律研究[J].煤炭科学技术,2021,49(2):206-216.doi:10.13199/j.cnki.cst.2021.02.024 PU Hai,GUO Shiru,LIU Dejun,et al.Study on laws of water inrush and sand burst migration based on LBM-DEM coupling method[J].Coal Science and Technology,2021,49(2):206-216.doi:10.13199/j.cnki.cst.2021.02.024

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