矿井突水巷道阻水墙建造技术与水力学模型研究

"突水淹没矿井动水巷道截流阻水墙建造技术研究-论文" 本文主要探讨了在矿井突水事件中如何通过建造阻水墙来有效拦截和阻止水流，从而加速矿井的复产进程。作者董书宁和牟林深入研究了骨料灌注和注浆截流的水力学模型，并提出了一套关键的技术参数设定方法。 首先，文章分析了阻水墙建造的四个阶段水力学模型：突水稳定阶段的管道流模型、骨料灌注阶段的管道流-低速渗流模型、骨料接顶阶段的高速渗流-低速渗流模型以及注浆截流阶段的低速渗流模型。这些模型揭示了水流状态随施工过程的变化规律。 其次，研究发现骨料在动水环境中的堆积形态由水平和垂直两个方向的动态平衡过程决定。骨料堆积与流场相互作用，形成了一种动态稳定状态。通过对压差、巷道阻力、堆积段阻力和浆液初凝时间等因素的考虑，建立了堆积段长度估算模型，同时提出了预测巷顶流速的方法以及骨料粒径的选择原则。 再者，文章详细研究了注浆后阻水墙的应力分布状态和破坏机理。最大剪应力主要集中在离来水方向较近的位置，其影响范围相对于堆积段总长度来说非常有限。水压力的增加会增大剪力和轴力，但分布状态、影响范围和峰值位置保持相对稳定。墙体与围岩弹性模量的比值对剪应力分布有显著影响，弹性模量比越大，剪应力越集中在来水方向，峰值剪应力也更靠近来水。 最后，作者指出，当剪应力最大位置的抗剪强度被突破后，剪应力会向下游产生塑性变形，直至形成新的稳定状态。如果未能达到这种平衡，阻水墙则可能遭受失稳破坏。这项研究为矿井突水后的应急处理提供了理论指导，有助于优化阻水墙的设计和施工，提升其在实际应用中的效果和安全性。 这篇论文对于理解和改进矿井防排水技术，特别是在动水环境下构建高效阻水墙的方法，具有重要的理论价值和实践意义。通过深入研究骨料灌注和注浆截流的力学机制，可以更好地应对矿井突发水灾，保护矿工安全，减少经济损失。