承压水上采煤底板破坏规律与流固耦合效应分析

"承压水上采煤底板破坏规律流固耦合研究" 本文主要探讨了在承压水上采煤过程中底板的变形破坏规律，并利用流固耦合数学模型进行了深入分析。研究者建立了该模型，通过FLAC3D模拟软件来模拟底板的响应。为了量化分析底板破坏的影响因素，他们采用了正交试验的方法，选取了四个关键参数：工作面宽度、隔水层厚度、承压水压力和煤层埋深。 首先，研究发现工作面宽度对底板破坏的影响显著，宽度越大，底板受到的压力分布更广，破坏程度增加。其次，隔水层的厚度对底板破坏有重要影响，厚度增加能减少底板破裂的深度和范围，同时可以减小或消除隔水层底部的原位张裂现象。接着，承压水压力是导致底板破坏的另一个重要因素，随着水压力增大，岩体破坏程度加剧，尤其是在流固耦合模式下，破坏效应远超非耦合情况。最后，煤层的埋深也影响破坏程度，埋藏越深，底板承受的压力越大，破坏可能更为严重。 正交试验的运用使得研究者能够系统地考察各个因素间的交互作用，并得出单一因素对底板破坏的具体影响。这种科学的实验设计方法有助于更全面地理解底板破坏机制，为煤矿安全生产提供了理论依据。通过这些研究，可以为煤矿企业制定更有效的开采策略，降低因底板破坏引发的安全风险，同时也有助于环境保护和水资源管理。 关键词涉及的“流固耦合”是指流体（如地下水）与周围固体（如岩石或煤层）之间的相互作用，这种耦合在地应力、水压力变化时尤为明显。“正交试验”是一种统计设计方法，用于研究多个因素对结果的影响，可以有效地优化实验过程，提高数据的利用率。“底板破坏”则是指由于采矿活动引起底板岩层的失稳和破裂，可能导致地下水渗漏、地面沉降等环境问题。 该研究通过对承压水上采煤底板的流固耦合分析，揭示了影响底板破坏的主要因素及其相互关系，为改善矿井安全条件、预测和防止底板破坏提供了理论支持。这不仅对煤矿行业具有实践指导意义，也为未来类似的地质工程问题研究提供了参考。