煤矿开采损伤数值模拟量化表征与应用

作     者：张村 任赵鹏 兰世勇 方尚鑫 芦佳乐 乔元栋 Zhang Cun;Ren Zhaopeng;Lan Shiyong;Fang Shangxin;Lu Jiale;Qiao Yuandong

作者机构：中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 国家能源集团有限责任公司煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209 

基　　金：国家自然科学基金(52104155,51904302) 北京市自然科学基金(8212032) 煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室开放基金(WPUKFJJ2019-5) 

出 版 物：《矿业科学学报》 (Journal of Mining Science and Technology)

年 卷 期：2023年第8卷第3期

页      码：398-408页

摘      要：地表岩土层沉陷和生态损伤是采动损伤的主要表现形式,量化表征采动损伤是分析围岩稳定性、设计开采工艺参数和巷道支护参数的前提。本文根据现阶段常用的有限元和离散元模拟方法,提出并定义了损伤度概念,作为表征开采损伤的量化指标,即单元体塑性体积占比和接触断裂长度(个数)占比;利用损伤度量化指标优化了西部矿区高强度开采参数,分析了采动水浸条件下区段煤柱的稳定性和充水断裂构造区域巷道围岩的渐进损伤特征,获得了覆岩损伤度与工作面长度和推进速度的量化关系,可以实现开采参数的合理优化;揭示了区段煤柱采动水浸的渐进损伤特征,认为现有煤柱条件下采空区作为蓄水区域存在渗水危险;量化了充水断裂构造区域巷道围岩损伤分布特征,提出了疏放断层贯通顶板含水层+原有断层裂隙注浆加固+加强支护的解决措施。与导水裂隙带高度、煤柱塑性区发育宽度等常用损伤指标进行对比,损伤度量化指标对于采动损伤表征的敏感度更高,能够实现连续性采动损伤表征。

主 题 词：开采损伤 量化表征 损伤度 煤柱失稳 巷道失稳 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.013

馆 藏 号：203121360...