基于LBM-DEM 耦合方法的突水潰砂運移規律研究

浦 海，郭世儒，劉德俊，許軍策，王 健

（1.中國礦業大學 深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室，江蘇 徐州 221116；2. 新疆工程學院 采礦工程與地質學院，新疆 烏魯木齊 830091；3.中國礦業大學 力學與土木工程學院，江蘇 徐州 221116）

0 引 言

隨著我國煤炭開發基地的戰略性西移，西部礦區煤層開采時因其獨特的地質條件和高強度開采方式涌現出許多工程問題，其中在采掘工作面頻發的突水潰砂災害已成為影響煤礦安全生產的關鍵問題之一。 高強度開采過程中的擾動促使上覆含水層底部產生裂隙，在裂隙發育形成導水通道后進一步貫通厚松散砂層使水砂混合物涌入工作面是突水潰砂災害形成的主要方式之一。 在形成導通裂隙后，水砂運移的方式將決定礦井的危害程度，迫切需要研究水砂運移規律，尤其是在形成裂隙通道時，水砂在其內部的流動規律及對通道的擴張影響［1-3］。

近年來，眾多學者針對突水潰砂問題在理論分析、相似試驗模擬、基礎試驗驗證、數值計算模擬等方面做出大量的研究成果，為深入了解突水潰砂發生機理與災害防控提供了有意義的參考［4-12］。 基于工程分析角度，張桂民等［13］分析探討了煤礦鉆孔誘發的突水潰砂機理，提出了防治和治理突水潰砂的措施。 許延春等［14］研究了工作面突水潰砂機制，并提出相應的預防措施。 張勃陽等［15］采用流體力學方法，分析煤礦潰砂事故，提出了鉆孔潰砂災害的通用計算方法。 基于試驗研究角度，張凱等［16］根據實際工程情況進行了涌砂判據的試驗研究，通過滲流試驗研究了砂巖的水力特性，得出涌砂發生的臨界條件。……