矿井突水预测：渗流影响下陷落柱围岩温度场模拟

"该研究由苗博、杨俊、王飞等人在《矿业安全与环保》期刊2017年第一期发表，探讨了在渗流作用下陷落柱体围岩温度场分布模型及其在矿井突水预测中的应用。文章通过COMSOL有限元软件建立了温度—渗流场耦合模型，分析了7222工作面陷落柱突水后的温度场变化，并对比了模拟结果与监测数据，证实了利用温度场分布预测矿井突水的可行性。研究发现，接近高温水流的位置，其温度场受热交换平衡区影响的时间更长，变化更为明显。该研究得到了国家重点基础研究发展计划(973计划)项目和国家自然科学基金项目的资助。" 文章详细阐述了在矿井安全领域，如何利用渗流作用下的温度场变化来预测陷落柱突水事件。陷落柱突水会导致围岩温度升高，这一现象为预测提供了依据。研究团队运用了先进的有限元软件COMSOL，构建了温度—渗流场的耦合模型，以模拟和理解7222工作面陷落柱突水后围岩的温度分布状况。通过对模型的求解，他们得出了温度场随时间和空间的变化规律。 模型模拟的结果与实际监测数据相符，这证明了监测含水构造的温度场分布可以作为一种有效的矿井突水预警方法。具体来说，模型显示，当发生渗流时，高温水流会直接影响周围岩石的温度，且距离水源越近的区域，受热效应影响越强烈，温度场变化越显著。这种热交换过程不仅揭示了突水事件的动态过程，也为预防和应对矿井突水提供了理论支持。 此外，研究还强调了地理位置对于温度场变化的影响。靠近高温水流的位置，由于热量传递和交换的过程更持久，因此这些区域的温度场达到热交换平衡状态所需的时间更长。这种现象为预测和评估矿井的突水风险提供了新的思路和方法。 此项研究对于矿井安全具有重要意义，它不仅提供了预测矿井突水的新工具，也扩展了我们对地下环境中温度与渗流相互作用的理解。通过对温度场的实时监测和分析，可以提前发现潜在的陷落柱突水风险，从而采取必要的防护措施，保障矿工的生命安全和矿井的正常运营。同时，该研究的成果也为其他水文地质和环境地质问题的研究提供了理论和技术参考。