煤铝共采岩层运动与裂隙发育规律的颗粒离散元研究_中国煤炭行业知识服务平台

煤铝共采岩层运动与裂隙发育规律的颗粒离散元研究

作者

杨玉贵尚润芃黄炳香赵兴龙刘旺娄坤
单位

中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室中国矿业大学力学与土木工程学院中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室
摘要

通过建立“上煤下铝”资源共采颗粒离散元力学模型，研究了煤层长壁式与铝土矿房柱式共采下覆岩应力叠加规律，揭示了煤层顶板压力拱、煤铝层间压力拱及底板压力拱的成拱机制及叠加传递特征，提出了铝土矿柱稳定、部分矿柱失稳及整体性失稳下对应的覆岩运动模式，得到了煤铝共采叠加扰动下岩层运移破坏规律。结果表明：采空区两端铝土矿柱受组合应力拱叠加影响易承压过大而发生失效破坏，继而引发邻近矿柱的联动效应，导致铝土矿上覆岩层大范围切落滑移，覆岩矿压显现剧烈。通过分形几何方法对煤铝共采下覆岩裂隙发育规律进行定量表征，发现当铝土矿柱尺寸较小时，铝土矿房覆岩在采空区两端分形盒维数明显大于岩层未受扰动区，表明铝土矿房覆岩裂隙具有向煤层采空区发育贯通演化的特征。
关键词

煤铝共采上覆岩层离散元压力拱裂隙发育
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划项目(2021YFC2902101)；
文章目录

1 煤铝共采覆岩活动概念模型
2 工程案例数值模拟
2.1 工程地质
2.2 数值计算模型
2.3 计算结果
2.3.1 煤铝共采覆岩应力叠加规律
1) 覆岩应力拱叠加机制
2) 覆岩结构演化过程
2.3.2 煤铝共采覆岩运移与裂隙发育规律
1) 覆岩运移规律
2) 裂隙发育规律
3) 覆岩裂隙分形维数分布特征
3 结论
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