布孔参数对导向缝槽-静态膨胀协同致裂效果的影响规律研究

作     者：亓佳利 李伟清 和志永 韩金明 张建 张假妮 卢绪涛 王怀远 李长青 

作者机构：山东能源鲁西矿业集团有限公司 山东能源集团西北矿业有限公司 山东科技大学能源与矿业工程学院 

出 版 物：《煤矿安全》 (Safety in Coal Mines)

年 卷 期：2024年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主　　题：顶板弱化 静态膨胀致裂 导向槽 数值模拟 应力分布 

摘      要：为进一步提升静态膨胀致裂技术顶板弱化能力，探究施工参量对钻孔周围应力分布的影响规律，基于弹性力学、断裂力学揭示了导向缝槽-静态膨胀协同致裂力学机制；采用PFC2D离散元法建立了相应静态膨胀致裂数值模型，通过设置不同施工参量来进行双向围压与静态膨胀耦合作用下的数值模拟研究。结果表明：相较于常规单孔无围压静态膨胀致裂，导向缝槽可有效提升静态膨胀致裂效果，距离孔心越远的位置提升作用越明显；离散元法可有效模拟静态膨胀致裂过程中应力分布情况，静态膨胀力、孔径以及导向缝槽长度与环向应力呈现正相关关系，导向缝槽角度、应力系数以及埋深与环向应力呈现负相关关系；布孔参量敏感参数排序为：孔径缝槽角度缝槽长度，实际应用时应尽量增大孔径与缝槽长度，减小缝槽角度；导向缝槽改变了环向应力分布特征，但缝槽的引导作用存在局限性，缝槽尖端与钻孔周边存在竞争起裂、扩展行为。