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。为进一步了解这一领域的研究进展，可以参考《弱胶结地层工作面溃水溃砂数值模拟研究》，该文对类似条件下的溃水溃砂情况进行了详细模拟分析。

在研究中，利用离散元颗粒流PFC3D软件构造工作面三维模型，并依据现场测得的宏观参数，通过宏细观参数转换公式将其转化为细观参数导入三维模型中，模拟了工作面在不同开采厚度（2、4、6、8米）下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。对此，相关的研究还包括《浅埋煤层开采突水溃砂的颗粒流模拟研究》，文中讨论了煤层开采厚度与溃水溃砂之间的关系，值得深入阅读。

研究结果表明：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米时，溃水溃砂通道没有贯通到工作面，含水层水压仍存在一定的压力，此时发生溃水溃砂事故的概率较小；而当煤层厚度达到6、8米时，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显著增加。因此，选择最优开采煤厚成为降低溃水溃砂事故发生可能性的有效措施。类似的研究还可以参见《溃水溃砂发生机理及控制方法研究》，文中提供了对溃水溃砂机理的深入剖析，并探讨了多种控制方法的有效性。