巨厚松散层下防水煤柱留设研究：数值模拟与实践

"该文主要探讨了巨厚松散层下防水煤柱的合理留设问题，通过地质特征分析、理论建模、数值模拟等手段，为煤炭开采的安全提供了重要保障。作者研究了东欢坨矿第四系巨厚松散层的地质特性，特别是含、隔水层的分布及对开采充水的影响，并提出了非线性计算方法来确定防水煤柱的高度。通过FLAC3D软件进行数值模拟，模拟了开采过程中的岩层变形规律，明确了冒落带、导水裂隙带和弯曲下沉带的分布，进一步验证了非线性设计方法的可靠性和计算模型的准确性。这些研究成果对于巨厚松散层下防水煤柱的合理设计具有重要意义。" 在这篇文章中，主要涉及以下几个关键知识点： 1. **巨厚松散层**：这是一种地质构造，通常包含多层松散沉积物，如砂土、粘土等，对地下水的储存和运移有显著影响，同时也对煤矿开采时的稳定性带来挑战。 2. **防水煤柱**：在煤炭开采中，为了防止地下水通过开采造成的裂缝进入矿井，会在矿层之间预留一部分未开采的煤层作为屏障，这就是防水煤柱。其大小和位置的确定至关重要，直接影响开采安全和水资源保护。 3. **非线性计算方法**：在确定防水煤柱尺寸时，由于地质条件复杂，采用传统的线性方法可能无法准确预测煤柱的最小安全尺寸。因此，文章提出了一种非线性计算方法，考虑了地质条件的非线性变化，能更精确地计算煤柱的高度。 4. **流-固耦合理论**：在采矿过程中，上覆岩层的变形和地下水的流动是相互影响的。流-固耦合理论将流体流动和固体力学结合起来，用于分析这种复杂的相互作用。 5. **FLAC3D数值模拟**：这是一种三维离散连续体数值模拟软件，用于模拟岩土体的变形和破坏过程。在本文中，FLAC3D被用来模拟东欢坨矿8煤层开采时的岩层动态，揭示了开采过程中的各种破坏带分布。 6. **冒落带、导水裂隙带和弯曲下沉带**：这些是开采过程中岩层响应的典型特征。冒落带指因开采引起的岩石塌落区域；导水裂隙带是由于岩层应力重分布形成的裂隙，可能允许地下水流入矿井；弯曲下沉带则是整个岩层受开采影响产生的整体下沉现象。 7. **工程技术参数**：通过数值模拟，可以获取防水煤柱高度以及与之相关的其他关键工程参数，如岩层移动速度、应力分布等，这些参数对于指导实际开采和矿井安全至关重要。 这篇文章深入研究了巨厚松散层下防水煤柱的留设问题，结合地质特征分析和数值模拟技术，提供了一种更为精准的计算方法，对于保障煤炭开采安全和水资源保护具有重要实践价值。