煤田地质与勘探

作者：赵鹏翔, 刘莹莹, 李树刚, 刘妍群, 刘云川, 王捞捞, 陆卫东,

关键词：含构造煤组合体, CT扫描, 单轴压缩, 裂隙演化, 裂隙扩展表征模型,

目的构造煤裂隙发育对开采扰动下组合煤体动力灾害诱发具有重要影响作用，但影响规律尚不明晰。方法利用NanoVoxel-3000岩土多尺度高分辨综合扫描分析系统，开展含构造煤组合体单轴压缩CT扫描实验，通过Avizo重构软件重构细观几何结构，获得内部三维裂隙可视化模型。结果和结论结果表明：裂隙最先在构造煤中产生，裂隙扩展路径分别向上原生结构煤、下原生结构煤发育，径向、纵向裂隙数量总量分别达到7 354、1 901条；内部裂纹分支数目不断增大，界面破坏裂隙的倾向分布、倾角变化也越复杂，上界面裂隙散射角最终为86°、119°、124°、137°，下界面裂隙散射角为116°。受载过程中，试件整体呈组合破裂模式—倒“V”形＋丛状裂隙，裂隙主要集中在构造煤中，占总裂隙的78.5%，裂隙体积和裂隙率呈现降低—缓慢上升—急剧上升—缓慢上升的发展规律。主裂隙长度由44.7 mm增长到99.4 mm，裂隙扩展速度呈现降低—上升—降低的发展规律。通过细观损伤力学模型、两参Weibull函数，构建含构造煤组合体试件裂隙扩展表征模型，建立组合体试件主裂隙形成路径判定流程，通过Matlab软件验证主裂隙路径形成判定的合理性，发现相对误差为1.54%~4.21%，验证了主裂隙路径形成判定的有效性，揭示受载作用下含构造煤组合体裂隙动态演化规律，为研究组合煤层开采扰动下煤岩动力灾害诱发因素提供理论依据。

来源：2025年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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