[發(fā)明專利]一種受采動(dòng)影響煤層底板突水模擬試驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711079692.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN107817317A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高明忠;于斌;張茹;高瑞;張志龍;謝晶;張澤天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué);大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 夏艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤層底板突水測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種受采動(dòng)影響煤層底板突水模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤層開采后,在鄰近巖層造成應(yīng)力變化和巖層移動(dòng),對(duì)于采礦工程產(chǎn)生重大影響。一般均根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)估計(jì)這種影響。如果要詳細(xì)計(jì)算煤層底板突水?dāng)?shù)據(jù),必須測(cè)定大量物理、力學(xué)參數(shù),并編制復(fù)雜的計(jì)算程序,但由于巖層賦存狀態(tài)和力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性,使準(zhǔn)確計(jì)算難以實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：如果要詳細(xì)計(jì)算煤層底板突水?dāng)?shù)據(jù),必須測(cè)定大量物理、力學(xué)參數(shù),并編制復(fù)雜的計(jì)算程序,但由于巖層賦存狀態(tài)和力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性,使準(zhǔn)確計(jì)算難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種受采動(dòng)影響煤層底板突水模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種受采動(dòng)影響煤層底板突水模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述受采動(dòng)影響煤層底板突水模擬試驗(yàn)系統(tǒng)包括：

煤層底板檢測(cè)模塊，煤層底板檢測(cè)模塊與固流合計(jì)算模塊、三維數(shù)值模擬模塊連接，對(duì)煤層底板的材質(zhì)、含水層水壓、采高、工作面長(zhǎng)度、循環(huán)進(jìn)尺、日推進(jìn)度進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)信息傳送到固流耦合計(jì)算模塊與三維數(shù)值模擬模塊。

固流耦合計(jì)算模塊，固流耦合計(jì)算模塊與煤層底板檢測(cè)模塊、FLAC3D建模模塊連接，接受到煤層底板檢測(cè)模塊的信息后，進(jìn)行煤層底板固流耦合計(jì)算。

FLAC3D建模模塊，F(xiàn)LAC3D建模模塊與固流耦合計(jì)算模塊、三維數(shù)值模擬模塊連接，通過固流耦合數(shù)值建立FLAC3D模型。

三維數(shù)值模擬模塊，三維數(shù)值模擬模塊與煤層底板檢測(cè)模塊、三維數(shù)值模擬模塊連接，通過收集并分析煤層底板檢測(cè)模塊、三維數(shù)值模擬模塊的數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維數(shù)值模擬模型建立。

底板突水預(yù)測(cè)模塊，底板突水預(yù)測(cè)模塊與三維數(shù)值模擬模塊、模擬結(jié)果分析模塊連接，底板突水預(yù)測(cè)模塊通過三維數(shù)值進(jìn)行底板突水預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)傳遞到模擬結(jié)果分析模塊。

模擬結(jié)果分析模塊，模擬結(jié)果分析模塊與底板突水預(yù)測(cè)模塊連接，將底板突水預(yù)測(cè)模塊的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)。

進(jìn)一步，所述FLAC3D建模模塊是由美國Itasca Consulting Group Inc開發(fā)的三三維顯式有限差分程序,可模擬巖士或其他材料的三三維力學(xué)行為，是圍巖穩(wěn)定性分析常用的軟件之一，適用于解決大變形的非線性巖土力學(xué)問題。FLAC3D功能強(qiáng)大還表現(xiàn)在它可以模擬固、流、氣多相行為，可以模擬材料力學(xué)、熱傳導(dǎo)、地下水滲流和沖擊波等多種形態(tài)行為的單一或耦合作用。

進(jìn)一步，所述固流耦合計(jì)算模塊的實(shí)質(zhì)是材料體積應(yīng)變對(duì)孔隙的影響可以通過流動(dòng)本構(gòu)定律加以反映；反之孔隙壓力的變化可弓|起固體產(chǎn)生變形。在FLAC3D的有限差分計(jì)算中，將質(zhì)量平衡方程和流體矢量與孔隙壓力之間的關(guān)系運(yùn)用到均質(zhì)、各向同性的恒流單元體。滲流量的變化與孔隙壓力p、材料體積應(yīng)變&以及溫度T有關(guān)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：該發(fā)明首先對(duì)煤層底板進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)一步計(jì)算固流耦合，進(jìn)行FLAC3D建模，從而避免了巖層賦存狀態(tài)和力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性導(dǎo)致計(jì)算量大和計(jì)算不準(zhǔn)確的現(xiàn)象；最后憑借試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬分析建模，使工作人員更加直觀的觀察到結(jié)果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的受采動(dòng)影響煤層底板突水模擬試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的受采動(dòng)影響煤層底板突水模擬試驗(yàn)系統(tǒng)包括：煤層底板檢測(cè)模塊1、固流耦合計(jì)算模塊2、FLAC3D建模模塊3、三維數(shù)值模擬模塊4、底板突水預(yù)測(cè)模塊5、模擬結(jié)果分析模塊6。

煤層底板檢測(cè)模塊1，煤層底板檢測(cè)模塊1與固流合計(jì)算模塊2、三維數(shù)值模擬模塊4連接，對(duì)煤層底板的材質(zhì)、含水層水壓、采高、工作面長(zhǎng)度、循環(huán)進(jìn)尺、日推進(jìn)度進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)信息傳送到固流耦合計(jì)算模塊2與三維數(shù)值模擬模塊4。

固流耦合計(jì)算模塊2，固流耦合計(jì)算模塊2與煤層底板檢測(cè)模塊1、FLAC3D建模模塊3連接，接受到煤層底板檢測(cè)模塊1的信息后，進(jìn)行煤層底板固流耦合計(jì)算。

FLAC3D建模模塊3，F(xiàn)LAC3D建模模塊3與固流耦合計(jì)算模塊2、三維數(shù)值模擬模塊4連接，通過固流耦合數(shù)值建立FLAC3D模型。