充填开采底板隔水层损伤破坏特征及稳定性控制_中国煤炭行业知识服务平台

充填开采底板隔水层损伤破坏特征及稳定性控制

作者

杨峰李明鑫殷聪江昱卓张加齐
单位

中国矿业大学矿业工程学院内蒙古福城矿业有限公司兖矿能源集团股份有限公司
摘要

针对深部矿井煤炭开采底板奥陶系灰岩承压水突水问题，采用FLAC3D-PFC3D耦合数值模拟方法，分别研究了垮落法开采及不同充填率开采时底板应力、底鼓变形及塑性区发育程度，进而分析了不同充填率时底板隔水层稳定性控制效果及底板隔水层破坏变形规律，从矸石充填体位移-孔隙率及应力-力链的角度分析了充填体-围岩相互作用关系。结果表明：随着充填率增大，充填体整体受力随之增大，对围岩支护效果及应力转移吸收能力增强，充填率达到80%时，底板隔水层相比于垮落法开采垂直应力最大值增加25.35 MPa，最大垂直位移降低0.08 m，塑性区发育宽度仅为垮落法开采时的1/7，底板位移变化及应力集中区较小，塑性区发育深度相比不充填时降低27 m，有效隔水层厚度达到12 m，固体充填开采能够有效地控制底板突水危险。
关键词

固体充填充填体压缩特性FLAC3D-PFC3D耦合底板隔水层
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金青年科学基金项目（52104152）；
文章目录

0 引言
1 工程背景
2 采动底板隔水层损伤破坏规律
2.1 采动底板隔水层损伤破坏分析
2.2 采动底板隔水层损伤破坏特征
3 充填体与底板隔水层相互作用机制
3.1 FLAC3D-PFC3D耦合模型建立
3.2 充填控制底板隔水层稳定性效果分析
(1）围岩应力变化规律
(2）围岩位移变化规律
(3）围岩塑性区变化规律
3.3 底板隔水层变形及破坏分析
3.4 充填体-顶底板相互作用分析
4 分析与讨论
5 结语
引用格式

杨峰,李明鑫,殷聪等.充填开采底板隔水层损伤破坏特征及稳定性控制[J].煤炭技术,2023,42(11):23-29.DOI:10.13301/j.cnki.ct.2023.11.005.