水沙混合物裂隙渗流特性分析
刘玉1
韩雨2
张强3
李猛3
王志飞2
1.江苏师范大学机电工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤炭资源与安全开采重点实验室,江苏徐州2211162.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州,2211163.中国矿业大学煤炭资源与安全开采重点实验室,江苏徐州,221116
摘要：水沙在裂隙或破碎岩石中的渗透特性具有复杂性,研究水沙裂隙渗流特性对于揭示突水溃沙机理具有重要意义.利用自制的水沙裂隙渗流试验仪器,通过改变沙粒径、浓度等因素进行水沙渗透试验,获得水沙在裂隙中流动的滞后性特征.通过水沙裂隙渗流试验,得到了岩石裂隙中水沙渗流速度-压力梯度滞环曲线,分析了滞环曲线的特征,简单解释了滞后现象的原因.得到其渗透压力梯度与渗流速度在一个循环周期内形成了一条封闭滞后曲线,根据曲线的是否有交叉和往返曲线的距离分为4种变化类型;随沙粒径和沙浓度增大,曲线由Ⅰ型向Ⅳ型转化.滞后性指标用最大滞后量Gp和滞环面积S描述,随沙粒径和浓度增大,这两者均呈增大趋势,但增幅并不同步.进一步,利用ANSYS Fluent软件进行水沙裂隙渗流场的数值模拟,获得了在不同因素影响下渗流场的变化规律.数值模拟结果表明,粗糙裂隙流场物理量随时间波动:粗糙裂隙中水沙流动受壁面约束作用,表现出流场物理量空间分布的随机性.模拟结果显示裂隙中水沙渗流场不稳定,渗流场的压力损失与沙粒径呈反向变化.裂隙横截面上水沙流体时均速度和湍动能分布受沙粒径和沙体积浓度影响很大,表现为极值点的位置偏移.此研究可以为进一步研究浅埋煤层突水提供参考.
关键词：裂隙水沙混合物煤层突水滞后性渗流场保水采煤
分类号：TD74(矿山安全与劳动保护)TD82(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(51504238)博士后创新人才支持计划资助项目(BX201800361)中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放研究项目(SKLCRSM18KF009)
论文发表日期：2019-01-01
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：7( 874-880 )
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