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用于煤系承压断层活化突水相似试验的流固耦合模拟材料及制备方法
发布时间: 2025-12-22
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
高端装备制造产业,智能制造装备产业
成果介绍
本发明涉及一种用于煤系承压断层活化突水相似试验的流固耦合模拟材料，由煤层、断层及围岩3部分组成；煤层由煤粉、滑石粉、石膏、凡士林、硅油及拌合水构成，断层由粗砂、滑石粉、石膏、高岭土、凡士林、硅油、黄豆及拌合水构成，围岩由细砂、滑石粉、石膏、高岭土、水泥、凡士林、硅油及拌合水构成；其中，石膏、水泥、凡士林作为胶结剂，配上黄豆吸水膨胀及高岭土遇水颗粒化的特性，在保证断层围岩相似材料具有一定塑性、强度、遇水不软化崩解的同时，实现断层相似材料遇水产生错动裂隙、强度降低以及渗透性逐渐提高并发生渗透冲刷、缓慢崩解形成突水通道的目的，反演同一相似试验中断层与围岩流固耦合特性的差异，使试验结果与实际更加相符。
成果亮点
本成果开发了一种专用于煤系地层断层活化突水过程物理模拟的多功能流固耦合相似材料体系，具有组分设计科学、灾变过程模拟真实、试验可靠性高的突出特点。
该材料体系针对煤层、断层及围岩分别进行精细化配比设计，创新性引入黄豆作为吸水膨胀组分，模拟断层遇水产生的裂隙扩展与错动效应；采用高岭土作为遇水颗粒化材料，再现围岩渗透性演化与缓慢崩解过程。材料体系在保证基本物理力学性能相似的同时，实现了断层与围岩在遇水条件下强度弱化、渗透性增强及冲刷侵蚀等流固耦合特性的差异化模拟。
该材料成功解决了传统相似材料难以真实反映断层活化、突水通道形成等非线性灾变过程的技术难题，为深部煤炭开采中承压断层突水机理研究、灾害预测与防治提供了高度可靠、贴近工程实际的物理模拟试验手段，具有重要的理论与工程应用价值。
团队介绍
安徽理工大学 孙建
成果资料
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