中国西部矿区厚松散层的溃沙临界流速与水沙流动特征

杨斌^1,2，杨天鸿^1,2，徐曾和^1,2，杨鑫^1,2

1. 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室2. 东北大学资源与土木工程学院

摘 要：以陕北榆横矿区为例,研制全程可视化水沙两相高速流动试验装置,开展颗粒起动试验、溃沙试验和水沙两相流动试验.试验结果表明:细颗粒的流失是溃沙的先决条件,为粗颗粒的运移创造膨胀空间. 0. 3～0. 6 mm风积沙颗粒之间主要以碰撞的形式传递能量,而0. 15～0. 3 mm的风积沙颗粒之间的相互摩擦和挤压作用占优,相比于碰撞作用能量损失较少,相同时间内出沙量随着颗粒粒径的增大呈递减趋势.随着轴向应力的不断增大,风积沙所需要的溃沙临界流速也越来越大.当风积沙粒径d <0. 6 mm时,溃沙时渗流状态为线性层流,临界流速为0. 03～0. 4 cm/s.单位时间内溃沙量与水力梯度成正比,表明含水层水压力是决定溃沙灾害程度的关键因素.

关键词：厚松散层;突水溃沙;临界流速;轴向应力;拖曳力;体积膨胀;