水沙混合物非Darcy裂隙渗流试验研究
刘玉1
李顺才2
马立强3
周楠3
1.江苏师范大学机电学院,江苏徐州221116;中国矿业大学矿业学院,江苏徐州2210082.江苏师范大学机电学院,江苏徐州,2211163.中国矿业大学矿业学院,江苏徐州,221008
摘要：西部煤田因埋藏浅、厚度大,常采取大采高、快速推进的方式开采,开采时,覆岩破坏易形成贯通裂隙,当煤层上方存在水源和厚沙层时,易引发采场突水溃沙事故.裂隙中水沙混合物的渗流规律及失稳条件是探究突水渍沙的关键问题,以径向裂隙岩样和不同粒径、不同质量浓度的水沙混合物为研究对象,设计一套裂隙水沙混合物渗流试验系统;通过改变沙的质量浓度和粒径大小进行裂隙水沙混合物渗透特性测试,得到水沙混合物裂隙渗流特性参数(有效流度Ie和非Darcy流因子β).试验结果表明:当沙粒径小于0.180 mm、质量浓度小于80 kg/m3时,水沙混合物可以视为幂律型流体;随着沙质量浓度和粒径增大,稠度系数增大,幂指数随之减小.水沙混合物在裂隙中渗流速度-压力梯度可用二项式关系式拟合.有效流度Ie非Darcy流因子β与水沙混合物的质量浓度ρs分别呈幂指数函数关系,随质量浓度增大有效流度Ie也随之增大,非Darcy流因子β则随之减小.水沙混合物在裂隙岩石渗流时,沙质量浓度和粒径对渗流参数都产生影响,但沙密度是主要影响因素.
关键词：裂隙水沙混合物非Darcy渗流幂律型流体
分类号：TD771(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51504238)中国博士后科学基金面上项目(2015M581894)
论文发表日期：2018-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 2296-2303 )
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