煤田地质与勘探

作者：尹尚先, 孟浩鹏, 钱双彬,

关键词：深部煤层, 底板破坏, 采空区接触, 朗肯土压力, 数值模拟, 应变软化, 河北开平煤田,

为研究深部煤层开采底板破坏形态，提出考虑围岩应变软化和采空区接触的FLAC3D有限差分数值方法，以河北开平煤田林西矿2023工作面底板实测导水裂隙带为工程背景，结合朗肯土压力理论定性分析，研究深部煤层底板破坏特征。结果表明：采用应变软化本构关系代替常用摩尔–库伦本构关系能够对围岩塑性破坏后的力学状态更准确表述；采用“应变软化–空–弹性”模型转变的方法，达到模拟采空区顶板垮落后应力传递的效果，弥补了以往煤层开采模拟中采空区垮落后顶底板不接触的固有缺陷；通过采空区顶底板接触与否条件下应力、位移的对比，发现采空区是否接触对数值结果影响巨大，突出考虑采空区接触的必要性；根据模拟结果中塑性剪切应变率的变化，实现了底板滑移面的三维显示，形态为斜向采空区的半包围面状结构；结合朗肯土压力理论将底板塑性区与主动区、过渡区和被动区对应，3个区破坏形式分别为剪切破坏、剪切破坏、拉张与剪切的交互破坏。提出的考虑围岩应变软化及采空区接触的FLAC3D数值方法对煤层开采模拟实现了优化，并可为其他大变形后需考虑接触的工程模拟提供参考。

来源：2022年第5期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

查看煤田地质与勘探杂志2022年第5期