基于层状岩体渗流失稳条件的煤矿突水机理

李天珍¹，孙明贵²，岳建华³，黄先伍⁴

(1.徐州工程学院,土木建筑工程系,江苏,徐州,221008;
2.安徽理工大学,数学物理系,安徽,淮南,232001;
3.中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;
4.中国矿业大学,理学院,江苏,徐州,221008;
5.贵州大学,职业技术学院,贵州,贵阳,550001)

摘要:利用分离变量法进行了层状岩体Forcheimer型非Darcy渗流系统的稳定性分析,从非线性动力学系统结构失稳的视角揭示了煤矿突水的机理.研究表明:矿井突水是由岩层的厚度、渗透特性、渗流液体的力学性质及边界压力共同决定的;当渗流系统的控制参量与边界压力满足一定的条件时,此系统失去稳定性,并引发突水灾害;当某岩层的渗透率比其他岩层低一个量级,而非Darcy流β因子比其他岩层高两个量级时,该岩层为渗流系统的关键层,其渗透特性对系统的稳定性起支配作用.

关键词:煤矿突水; Forcheimer型非Darcy流; 渗透特性; 结构稳定性; 渗流关键层;

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