坚硬顶板断裂释放能量及其对煤层扰动影响研究

王同旭, 周永晖, 江东海

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山东科技大学学报(自然科学版) ›› 2022, Vol. 41 ›› Issue (04) : 30-38. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.004

坚硬顶板断裂释放能量及其对煤层扰动影响研究

  • 王同旭, 周永晖, 江东海
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摘要

估算和评价坚硬顶板断裂对采煤工作面煤壁稳定性的影响,是煤矿开采中亟需研究解决的课题。引用坚硬顶板断裂震源函数,获得坚硬顶板断裂应力波速度时程曲线,估算顶板断裂震源能量,分析顶板厚度及顶板强度的影响特征;在FLAC3D数值模型中设置结构面,模拟基本顶破断及下方直接顶受迫断裂,在此基础上引入顶板断裂应力波速度时程曲线,从扰动能量角度对采煤工作面煤壁稳定性进行动力学模拟分析。研究结果表明:顶板断裂震源应力波主要受断裂顶板厚度和顶板强度的影响,且随着断裂顶板厚度和强度的增大,应力波最大振幅增大、震源释放能量增加;坚硬顶板断裂对下方采煤工作面的影响主要集中在煤壁前方0~6 m,特别是0~2 m范围内。回归出了断裂震源能量对煤壁前方0~2 m范围扰动能量传递率表达式。分析表明,断裂扰动后煤壁前方发生岩爆的剧烈程度等级增加,且扰动后煤壁前方极限平衡区能量增幅达26%~32%,易发生煤壁失稳甚至冲击性破坏。

关键词

坚硬顶板 / 数值模拟 / 断裂扰动 / 能量传递率 / 煤壁稳定性

中图分类号

TD324

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王同旭, 周永晖, 江东海. 坚硬顶板断裂释放能量及其对煤层扰动影响研究. 山东科技大学学报(自然科学版). 2022, 41(04): 30-38 https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.04.004

基金

山东省自然科学基金项目(ZR2016EEM36)

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