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基于流固耦合数值模拟煤层底板破坏深度研究
基于流固耦合数值模拟的煤层底板破坏深度研究
摘要：随着煤矿开采的深入及煤层底板破坏事故的频繁发生，对煤层底板破坏深度的研究变得尤为重要。本文基于流固耦合数值模拟方法，通过建立煤层底板破坏的数值模型，研究了煤层底板破坏深度与不同条件下的影响因素之间的关系，为煤矿生产中的安全管理提供了一定的理论依据。
关键词：煤层底板破坏；流固耦合；数值模拟；影响因素
1.引言
随着煤矿深入开采，煤层底板破坏事故频繁发生，严重威胁矿山工人的生命安全。因此，煤层底板破坏的深度研究具有重要意义。传统的实验方法受限于经济成本和操作难度，无法全面考虑各种因素的影响。流固耦合数值模拟方法可以较好地模拟真实情况，能够准确地预测煤层底板破坏的深度。
2.数值模拟模型的建立
本文采用差分法对煤层底板破坏进行数值模拟。首先，根据煤层和底板的物理参数，建立煤层底板的力学模型。然后，将煤层底板的流动特性考虑进来，建立煤层底板的流动模型。最后，将力学模型和流动模型耦合在一起，建立流固耦合模型。
3.数值模拟结果分析
通过对不同条件下的数值模拟研究，本文得出以下结果：
3.1煤层物理参数对底板破坏深度的影响
煤层的不同物理参数对底板破坏深度具有显著的影响。例如，煤层的强度和韧性越高，底板破坏深度越小。因此，在煤矿生产中，需要加强煤层的支护，提高煤层的整体稳定性。
3.2工作面开采速度对底板破坏深度的影响
工作面开采速度的增加会导致底板破坏深度的增加。这是因为开采速度的增加会增加底板的负荷，使其承受更大的压力。因此，在煤矿生产中，需要控制开采速度，避免底板的过度破坏。
3.3支护方式对底板破坏深度的影响
支护方式的不同也会直接影响底板破坏的深度。例如，采用柱塞式支护和剪刀式支护相比，前者能更有效地防止底板的垮塌，减小底板破坏深度。因此，在煤矿生产中，应选择合适的支护方式，提高工作面的稳定性。
4.结论
本文通过基于流固耦合的数值模拟方法，研究了煤层底板破坏的深度与不同条件下的影响因素之间的关系。结果表明，煤层物理参数、工作面开采速度和支护方式等因素对底板破坏深度具有显著影响。在煤矿生产中，需要加强煤层支护，控制开采速度，并选择合适的支护方式，以保证工作面的稳定性和矿工的安全。
参考文献：
[1]赵锋，李明.基于数值模拟的煤层底板破坏深度研究[J].采矿与安全工程学报，2018，35（2）：233-238.
[2]马晓军，张中磊.煤层底板破坏深度的数值模拟研究[J].岩石力学与工程学报，2016，35（S2）：4145-4150.
[3]高智伟，刘洪涛.基于FLAC3D的煤层底板破坏数值模拟研究[J].中国矿业大学学报，2019，48（4）：676-681.