主关键层位置对地裂缝发育影响的数值模拟研究  

Numerical Simulation Study on the Influence of the Position of the Main Key Layer on the Development of Ground Fissures

作　　者：蔡阳 郭庆彪 Cai Yang;Guo Qingbiao

机构地区：[1]安徽理工大学空间信息与测绘工程学院 [2]安徽理工大学矿山采动灾害空天地协同监测与预警安徽普通高校重点实验室 [3]安徽理工大学矿区环境与灾害协同监测煤炭行业工程研究中心,安徽淮南232001

出　　处：《赤峰学院学报（自然科学版）》2023年第10期87-92,共6页Journal of Chifeng University(Natural Science Edition)

基　　金：国家自然科学基金面上项目(No.52274164);煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室开放基金(No.GJNY-21-41-15);中国科协青年托举人才工程(No.2022QNRC001);安徽省重点研究与开发计划项目(No.202104a07020001);安徽省自然科学基金青年项目(No.2108085QE207)。

摘　　要：陕北矿区赋存大量浅埋煤层,当煤矿大规模、高强度开采时将会诱发地表出现大量不同类型的地裂缝,对矿井安全生产和生态可持续发展造成严重危害。而在不同岩层的共同作用下地裂缝会不断地延伸和扩展,为了深入探究岩层中主关键层位置与地裂缝发育规律的关系,本文基于关键层理论和开采沉陷理论,采用数值模拟研究方法,研究主关键层位置变化对地裂缝形态、扩展方向发育规律和力链演化规律的影响。研究结果表明:煤层开采过程中,覆岩先后经历了“微裂隙产生-关键层破断-裂隙聚合-贯通成缝”的动态发育过程。不同关键层位置将会直接影响到覆岩裂隙发育过程,关键层离煤层较近时,覆岩裂隙发育动态过程的时间将会缩短。关键层位置还将直接影响上覆岩层应力变化范围,关键层位置离煤层越近,上覆岩层应力变化范围越广。研究成果将为陕北矿区浅埋煤层高强度开采地裂缝灾害控制和生态保护修复提供科学支撑,对丰富矿山开采沉陷与岩层控制理论具有重要科学意义。

关 键 词：浅埋煤层 地裂缝 主关键层位置 数值模拟 力链 

分 类 号：TD323[矿业工程—矿井建设]