石圪台煤矿流固耦合材料抗水性实验：优化配方与性能提升

本文主要探讨了新型流固耦合相似模拟材料在矿井抗水性实验研究中的应用。研究背景是针对石圪台煤矿存在顶板突水溃砂风险的工作面，为了更有效地理解和预测此类灾害的发生机制，研究人员选择了中砂岩、砂质泥岩、粉砂岩、煤层和细砂岩等实际岩层作为模拟对象，通过实验来优化流固耦合相似材料的配方。 实验过程中，采用中粗砂、石膏、碳酸钙、石蜡和凡士林作为主要成分，按照一定的比例进行混合并均匀搅拌，然后制成试件。这些试件经过自然养护后，测量其渗透率，进而计算渗透系数。实验的关键指标是渗透系数，研究者设定小于10^-5cm/s作为抗水性良好的标准。总共完成了48组实验，对不同配比下的材料性能进行了系统研究。 研究发现，随着石蜡掺量的增加，试件的强度有所提升，但其柔性却相应减弱。当石蜡掺量超过8%时，材料表现出良好的抗水性能。在此基础上，进一步掺入8%的凡士林能够有效降低试件的弹性模量，从而增强其变形能力。这表明石蜡和凡士林的组合策略能相互补充，提升材料的整体抗水特性。 该研究不仅提供了实用的材料配方，还为矿井工程中的水害防治提供了一种新型的模拟方法，对于保障矿井安全具有重要的实践意义。通过这种方法，科研人员可以预测和控制矿井的水文行为，减少因水灾引发的事故，从而提高整个行业的安全水平和经济效益。因此，这项工作在流固耦合相似材料的研究领域以及矿井工程的安全管理中占有重要地位，具有很高的行业研究价值。