COMSOL模拟下的采动覆岩渗流特性及其影响研究

本文主要探讨了基于COMSOL的采动覆岩渗透特性分析方法，作者通过对采动过程中的顶板岩层进行深入研究，采用了Comsol Multiphysics多物理场耦合数值模拟软件。该软件在隔水关键层理论的基础上构建了一个数值分析模型，模拟了由于上覆含水层水压力变化引发的顶板岩层位移、应力和渗流速度场的变化。 在模型中，研究者关注的核心问题是含水层水压力对顶板岩层稳定性的影响，特别是对位移和应力分布的动态响应。通过细致的数值模拟，他们得出了关键的结论，即水压力变化不仅会引起岩层的几何变形，还会显著改变其内部应力状态，这可能对矿井的安全运营构成潜在威胁，特别是在面临厚层灰岩岩溶强含水层的顶板岩溶承压水问题时。 针对我国煤矿面临的三大主要水害威胁——冲积层威胁、岩溶灰岩含水层威胁和顶板强岩溶承压水威胁，文中强调了后一类威胁的复杂性和技术挑战。尽管前两类水害的防治技术相对成熟，但对顶板岩溶水的危害，现有的技术和经验还不足。因此，深入研究顶板岩体破坏突水的规律，开发有效的数值模拟工具，如COMSOL，对于保障煤矿安全生产、防止突水灾害以及优化煤炭资源的高效开发显得尤为重要。 文章的关键技术在于构建复合层合板的煤矿顶板岩层的计算模型，并对二维流固模式理论和数值计算方法进行了细致的分析。通过这种方法，研究人员能够预测在实际开采条件下，水与岩石之间的交互作用，以及这些作用如何导致岩层破裂和渗流特性变化。这对于制定合理的防排水策略和灾害预防措施具有实际指导价值。 这篇论文为我们提供了一种先进的数值模拟工具在采动覆岩渗透特性分析中的应用，对于理解和控制矿井开采过程中可能出现的水害问题具有重要意义，为煤矿安全管理和水资源管理提供了科学依据和技术支持。