CN107817317A - 一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统 - Google Patents

一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107817317A
CN107817317A CN201711079692.3A CN201711079692A CN107817317A CN 107817317 A CN107817317 A CN 107817317A CN 201711079692 A CN201711079692 A CN 201711079692A CN 107817317 A CN107817317 A CN 107817317A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
solid
simulation
flac3d
seat earth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711079692.3A
Other languages
English (en)
Inventor
高明忠
于斌
张茹
高瑞
张志龙
谢晶
张泽天
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Datong Coal Mine Group Co Ltd
Original Assignee
Sichuan University
Datong Coal Mine Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University, Datong Coal Mine Group Co Ltd filed Critical Sichuan University
Priority to CN201711079692.3A priority Critical patent/CN107817317A/zh
Publication of CN107817317A publication Critical patent/CN107817317A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06—Power analysis or power optimisation

Abstract

本发明属于煤层底板突水测试技术领域，公开了一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统，包括：煤层底板检测模块、固流耦合计算模块、FLAC3D建模模块、三维数值模拟模块、底板突水预测模块、模拟结果分析模块。所述煤层底板检测模块与固流耦合计算模块、三维数值模拟模块连接；所述固流耦合计算模块、FLAC3D建模模块、三维数值模拟模块依次连接；所述三维数值模拟模块、底板突水预测模块、模拟结果分析模块依次连接。该发明首先对煤层底板进行检测，进一步计算固流耦合，进行FLAC3D建模，从而避免了岩层赋存状态和力学性质的复杂性导致计算量大和计算不准确的现象；最后凭借试验数据进行模拟分析建模，使工作人员更加直观的观察到结果。

Description

一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统
技术领域
本发明属于煤层底板突水测试技术领域，尤其涉及一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统。
背景技术
煤层开采后,在邻近岩层造成应力变化和岩层移动,对于采矿工程产生重大影响。一般均根据经验或实测数据估计这种影响。如果要详细计算煤层底板突水数据,必须测定大量物理、力学参数,并编制复杂的计算程序,但由于岩层赋存状态和力学性质的复杂性,使准确计算难以实现。
综上所述，现有技术存在的问题是：如果要详细计算煤层底板突水数据,必须测定大量物理、力学参数,并编制复杂的计算程序,但由于岩层赋存状态和力学性质的复杂性,使准确计算难以实现。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统。
本发明是这样实现的，一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统，其特征在于，所述受采动影响煤层底板突水模拟试验系统包括：
煤层底板检测模块，煤层底板检测模块与固流合计算模块、三维数值模拟模块连接，对煤层底板的材质、含水层水压、采高、工作面长度、循环进尺、日推进度进行检测，将检测信息传送到固流耦合计算模块与三维数值模拟模块。
固流耦合计算模块，固流耦合计算模块与煤层底板检测模块、FLAC3D建模模块连接，接受到煤层底板检测模块的信息后，进行煤层底板固流耦合计算。
FLAC3D建模模块，FLAC3D建模模块与固流耦合计算模块、三维数值模拟模块连接，通过固流耦合数值建立FLAC3D模型。
三维数值模拟模块，三维数值模拟模块与煤层底板检测模块、三维数值模拟模块连接，通过收集并分析煤层底板检测模块、三维数值模拟模块的数据，进行三维数值模拟模型建立。
底板突水预测模块，底板突水预测模块与三维数值模拟模块、模拟结果分析模块连接，底板突水预测模块通过三维数值进行底板突水预测，并将预测数据传递到模拟结果分析模块。
模拟结果分析模块，模拟结果分析模块与底板突水预测模块连接，将底板突水预测模块的预测数据进行分析总结。
进一步，所述FLAC3D建模模块是由美国Itasca Consulting Group Inc开发的三三维显式有限差分程序,可模拟岩士或其他材料的三三维力学行为，是围岩稳定性分析常用的软件之一，适用于解决大变形的非线性岩土力学问题。FLAC3D功能强大还表现在它可以模拟固、流、气多相行为，可以模拟材料力学、热传导、地下水渗流和冲击波等多种形态行为的单一或耦合作用。
进一步，所述固流耦合计算模块的实质是材料体积应变对孔隙的影响可以通过流动本构定律加以反映；反之孔隙压力的变化可弓|起固体产生变形。在FLAC3D的有限差分计算中，将质量平衡方程和流体矢量与孔隙压力之间的关系运用到均质、各向同性的恒流单元体。渗流量的变化与孔隙压力p、材料体积应变&以及温度T有关。
本发明的优点及积极效果为：该发明首先对煤层底板进行检测，进一步计算固流耦合，进行FLAC3D建模，从而避免了岩层赋存状态和力学性质的复杂性导致计算量大和计算不准确的现象；最后凭借试验数据进行模拟分析建模，使工作人员更加直观的观察到结果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的受采动影响煤层底板突水模拟试验系统结构示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的受采动影响煤层底板突水模拟试验系统包括：煤层底板检测模块1、固流耦合计算模块2、FLAC3D建模模块3、三维数值模拟模块4、底板突水预测模块5、模拟结果分析模块6。
煤层底板检测模块1，煤层底板检测模块1与固流合计算模块2、三维数值模拟模块4连接，对煤层底板的材质、含水层水压、采高、工作面长度、循环进尺、日推进度进行检测，将检测信息传送到固流耦合计算模块2与三维数值模拟模块4。
固流耦合计算模块2，固流耦合计算模块2与煤层底板检测模块1、FLAC3D建模模块3连接，接受到煤层底板检测模块1的信息后，进行煤层底板固流耦合计算。
FLAC3D建模模块3，FLAC3D建模模块3与固流耦合计算模块2、三维数值模拟模块4连接，通过固流耦合数值建立FLAC3D模型。
三维数值模拟模块4，三维数值模拟模块4与煤层底板检测模块1、三维数值模拟模块4连接，通过收集并分析煤层底板检测模块1、三维数值模拟模块4的数据，进行三维数值模拟模型建立。
底板突水预测模块5，底板突水预测模块5与三维数值模拟模块4、模拟结果分析模块6连接，底板突水预测模块5通过三维数值进行底板突水预测，并将预测数据传递到模拟结果分析模块6。
模拟结果分析模块6，模拟结果分析模块6与底板突水预测模块5连接，将底板突水预测模块5的预测数据进行分析总结。
本发明的煤层底板检测模块1对煤层底板的材质、含水层水压、采高、工作面长度、循环进尺、日推进度进行检测，配合固流耦合计算模块2的固流耦合计算数据，进而在FLAC3D建模模块3中构建出FLAC3D模型；进一步结合FLAC3D模型，在三维数值模拟模块4中构建出三维数值模拟模型，随之进行底板突水预测计算，最终对结果进行分析总结。
该发明首先对煤层底板进行检测，进一步计算固流耦合，进行FLAC3D建模，从而避免了岩层赋存状态和力学性质的复杂性导致计算量大和计算不准确的现象；最后凭借试验数据进行模拟分析建模，使工作人员更加直观的观察到结果。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统，其特征在于，所述受采动影响煤层底板突水模拟试验系统包括：
煤层底板检测模块，煤层底板检测模块与固流合计算模块、三维数值模拟模块连接，对煤层底板的材质、含水层水压、采高、工作面长度、循环进尺、日推进度进行检测，将检测信息传送到固流耦合计算模块与三维数值模拟模块；
固流耦合计算模块，固流耦合计算模块与煤层底板检测模块、FLAC3D建模模块连接，接受到煤层底板检测模块的信息后，进行煤层底板固流耦合计算；
FLAC3D建模模块，FLAC3D建模模块与固流耦合计算模块、三维数值模拟模块连接，通过固流耦合数值建立FLAC3D模型；
三维数值模拟模块，三维数值模拟模块与煤层底板检测模块、三维数值模拟模块连接，通过收集并分析煤层底板检测模块、三维数值模拟模块的数据，进行三维数值模拟模型建立；
底板突水预测模块，底板突水预测模块与三维数值模拟模块、模拟结果分析模块连接，底板突水预测模块通过三维数值进行底板突水预测，并将预测数据传递到模拟结果分析模块；
模拟结果分析模块，模拟结果分析模块与底板突水预测模块连接，将底板突水预测模块的预测数据进行分析总结。
2.如权利要求1所述的受采动影响煤层底板突水模拟试验系统，其特征在于，所述FLAC3D建模模块模拟岩士或其他材料的三三维力学行为，模拟材料力学、热传导、地下水渗流和冲击波多种形态行为的单一或耦合作用。
3.如权利要求1所述的受采动影响煤层底板突水模拟试验系统，其特征在于，所述固流耦合计算模块通过流动本构定律加以反映；反之孔隙压力的变化可弓|起固体产生变形；在FLAC3D的有限差分计算中，将质量平衡方程和流体矢量与孔隙压力之间的关系运用到均质、各向同性的恒流单元体；渗流量的变化与孔隙压力p、材料体积应变&以及温度T有关。
CN201711079692.3A 2017-11-06 2017-11-06 一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统 Pending CN107817317A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711079692.3A CN107817317A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711079692.3A CN107817317A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107817317A true CN107817317A (zh) 2018-03-20

Family

ID=61604847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711079692.3A Pending CN107817317A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107817317A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108876030A (zh) * 2018-06-11 2018-11-23 安徽理工大学 一种基于Fisher判别模型的突水水源预测方法
CN114002129A (zh) * 2021-12-02 2022-02-01 河北省交通规划设计研究院有限公司 一种高水压裂隙岩体渗流试验平台

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101881182A (zh) * 2010-07-14 2010-11-10 中国矿业大学(北京) 矿井断裂构造延迟突水模拟预测评价方法
CN104266913A (zh) * 2014-10-10 2015-01-07 山东科技大学 一种矿井工作面底板采动破坏模拟试验装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101881182A (zh) * 2010-07-14 2010-11-10 中国矿业大学(北京) 矿井断裂构造延迟突水模拟预测评价方法
CN104266913A (zh) * 2014-10-10 2015-01-07 山东科技大学 一种矿井工作面底板采动破坏模拟试验装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任艳芳等: "采动影响下煤层底板突水预测", 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 *
张杰等: "浅埋煤层沟谷径流下开采顶板突水预测分析", 《采矿与安全工程学报》 *
张治高等: "深井厚煤层综放开采底板突水数值模拟研究", 《煤矿开采》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108876030A (zh) * 2018-06-11 2018-11-23 安徽理工大学 一种基于Fisher判别模型的突水水源预测方法
CN114002129A (zh) * 2021-12-02 2022-02-01 河北省交通规划设计研究院有限公司 一种高水压裂隙岩体渗流试验平台

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dong et al. Application of electrical resistance tomography to two-phase pipe flow parameters measurement
Sobieski et al. Darcy’s and Forchheimer’s laws in practice. Part 1. The experiment
Hori et al. Current state of integrated earthquake simulation for earthquake hazard and disaster
CN107092759B (zh) 基于重力坝坝基参数反演的坝体位移监测点优化布置方法
NO20110986A1 (no) System og fremgangsmate for a forutsi fluidstromningsegenskaper i frakturerte reservoarer under overflaten
CN105181040A (zh) 一种差压式流量计的数字化标定及优化方法
Lo et al. Downstream interference effect of high-rise buildings under turbulent boundary layer flow
CN104535472B (zh) 一种煤岩动态渗透率检测方法及装置
CN104895550A (zh) 一种致密气压裂水平井数值试井模型建立求解方法
CN106339820A (zh) 一种基于虚拟现实的水工建筑物实测性态多维度分析方法及系统
CN105223336B (zh) 一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置及方法
CN105843140B (zh) 一种用于石油开采的地下管道监测系统
CN107817317A (zh) 一种受采动影响煤层底板突水模拟试验系统
Zhainakov et al. Verification of the open package OpenFOAM on dam break problems
CN109557126B (zh) 一种土壤热物性参数和渗流参数的测量装置
CN102561395B (zh) 一种面向沉管隧道抗震设计的三维精细化建模方法
Savage et al. Can flat-ramp-flat fault geometry be inferred from fold shape?: A comparison of kinematic and mechanical folds
CN201723213U (zh) 称重式气液两相流量计
Ren et al. Terminal shape and velocity of a rising bubble by phase-field-based incompressible Lattice Boltzmann model
Zhang et al. High-order streamline simulation and macro-scale visualization experimental studies on waterflooding under given pressure boundaries
Guerra et al. Modeling rapid flood propagation over natural terrains using a well-balanced scheme
Diebold et al. Bureau Veritas sloshing model tests & CFD calculations for ISOPE sloshing benchmark
Yousefi et al. Seepage investigation of embankment dams using numerical modelling of temperature field
Strub et al. Comparison of two data assimilation algorithms for shallow water flows
CN105526896A (zh) 一种变形缝三向相对位移测量装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180320

RJ01 Rejection of invention patent application after publication