大倾角煤层采动裂隙演化规律-煤炭学报.PDF

　 第42卷第8期 煤　 　 炭　 　 学　 　 报 Vol.42　 No.8　 　 2017年 8月 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY Aug.　 2017　 - 冯锦艳,刘旭杭,于志全.大倾角煤层采动裂隙演化规律[J].煤炭学报,2017,42(8):1971 1978.doi:10.13225/ ki.jccs.2016. 1859 FENG Jinyan,LIU Xuhang,YUZhiquan.Numericalsimulationstudyonthemining-inducedfractureevolutionof steepcoalseam[J].Jour- - nal of China Coal Society,2017,42(8):1971 1978.doi:10.13225/ ki.jccs.2016.1859 大倾角煤层采动裂隙演化规律 冯锦艳,刘旭杭,于志全 (北京航空航天大学 交通科学与工程学院,北京　 100191) 摘　 要:通过离散元UDEC数值模拟计算,分析了大倾角煤层开采过程中,扰动岩体裂隙的演化规 律,同时采用相似材料模拟实验结果验证了数值计算结果的可靠性。 大倾角煤层采动岩体裂隙发 展初期以平行于工作面倾向的离层裂隙为主,后期离层裂隙的高度基本恒定,竖向裂隙扩展加速, 直至延伸到地表,形成错断式裂缝和塌陷坑。 在此基础上,建立了大倾角煤层采动裂隙分形维数D 和采深的关系式,以及逾渗概率p 和采深的关系式,实现了定量描述裂隙的演化规律。 通过拟合分 形维数D和逾渗概率p 的关系式,可求得分形维数的峰值,进而可求得对应的采深,此采深即为破 碎覆岩压密沿倾斜方向重新形成稳定结构所需的采深。 计算结果可用于预先估算大倾角煤层开采 埋深范围内是否可形成基本顶稳定结构,进而可采取不同的措施指导工作面的安全开采以及巷道 的合理支护。 关键词:大倾角煤层;裂隙;分形维数;逾渗概率;稳定结构 - - - 中图分类号:TD823．21;TD311　 　 文献标志码:A　 　 文章编号:0253 9993(2017)08 1971 08 Numerical simulation study on the mining-induced fracture evolution of steep coal seam FENGJinyan,LIU Xuhang,YU Zhiquan (School of Transportation Science and Engineering,Beihang University,Beijing　 100191,China) Abstract:Using thediscreteelementnumericsimulationprogramUDEC,theevolutionlaw of mining-inducedfractures in the mining process in steep coal seam was studied.Combined with the study of similar material simulation experi- ment results,the result by numerical calculation was