采動覆巖裂隙場發(fā)育演化規(guī)律模擬實驗研究.pdf

1、由于采動作用影響，在覆巖中產(chǎn)生采動裂隙場，這些裂隙相互連通，給瓦斯運移提供了通道和貯存瓦斯的空間。根據(jù)裂隙在覆巖中的分布特征，判別瓦斯富集區(qū)和瓦斯運移通道，為解瓦斯災(zāi)害問題，就需要研究采動覆巖裂隙的演化規(guī)律。利用相似材料物理實驗對采場覆巖移動垮落規(guī)律進(jìn)行了實驗研究，利用FLAC3D軟件對采場覆巖應(yīng)力場分布進(jìn)行了模擬研究，利用UDEC離散元軟件對采場覆巖裂隙分布形態(tài)展開分析研究，得出以下結(jié)論:
　　(1)利用物理相似實驗研究了上覆移

2、動破壞過程，結(jié)合離層率曲線對裂隙的發(fā)育-張開-閉合演化過程進(jìn)行分析，把裂隙演化過程分成單波峰階段、雙駝峰階段和整體壓實階段三個階段;利用數(shù)字近景測量技術(shù)，分析裂隙在覆巖中的空間分布特征，得出梯形裂隙帶和裂隙壓實帶;在采動過程中，開切眼端破斷裂隙經(jīng)歷“發(fā)育-擴(kuò)張”過程;由于工作面端的破斷裂隙會隨著開挖距離的持續(xù)推進(jìn)而向前發(fā)育產(chǎn)生新裂隙，工作面端的破斷裂隙整體上經(jīng)歷兩個階段的過程，第一階段（開挖工作停止期間）:“發(fā)育-擴(kuò)張”，第二階段（開挖

3、工作進(jìn)行期間）:“擴(kuò)張-閉合”的動態(tài)過程;而位于采空區(qū)中間位置上方覆巖的裂隙經(jīng)歷了“發(fā)育-張開-閉合”的過程。
　　(2)利用FLAC3D軟件對采場垂直應(yīng)力演化規(guī)律進(jìn)行了研究，在開挖距離較短時候，在上覆和下伏巖層中形成“拱”形的卸壓區(qū)，并隨著開挖加大而卸壓范圍加大，當(dāng)頂板與底板的接觸后，在采空區(qū)巖石與矸石上形成力的傳遞，采空區(qū)中部應(yīng)力恢復(fù);并在開切眼與工作面兩端形成應(yīng)力集中區(qū)，將沿著推進(jìn)方向?qū)⑸细埠拖路鼛r層應(yīng)力演化過程可以分成兩個

4、階段:
　　(a)觸矸壓實未出現(xiàn)階段:原巖應(yīng)力區(qū)—應(yīng)力集中區(qū)—卸壓區(qū);
　　(b)觸矸壓實出現(xiàn)階段:原巖應(yīng)力區(qū)—應(yīng)力集中區(qū)—卸壓區(qū)—恢復(fù)區(qū)。
　　(3)利用UDEC離散元軟件對采動裂隙場裂隙分布特征進(jìn)行了模擬研究，分析了上覆巖層的變形—離層—失穩(wěn)垮落的演化過程。開挖距離較短，開切眼與工作面兩端煤壁形成簡支梁，在巖梁中部產(chǎn)生離層裂隙，隨著推進(jìn)距離的加大，巖梁離層現(xiàn)象加大，一旦超過巖梁得極限時，便在工作面與開切眼兩側(cè)形成破