采动动载作用下底板岩层裂隙演化规律的相似模拟研究

作     者：李海龙 白海波 马丹 田成东 张奇 LI Hailong1＇2, BAI Haibo2, MA Dan2＇3, TIAN Chengdong2, ZHANG Qi2

作者机构：山东建筑大学理学院山东济南250101 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2018年第35卷第2期

页      面：366-372页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB227900) 高等学校学科创新引智计划项目(B07028) 

主　　题：底板破坏深度 相似模拟 采动动载 滞后破坏 

摘      要：在对多个矿区工作面进行现场探测发现工作面推过底板后的第一次顶板周期性垮落过程中,底板裂隙破坏深度会出现滞后加深的现象,为对这种特殊采矿地质现象进行分析,以某矿现场地质条件为依托,采用相似模拟手段,模拟采动动载作用下底板岩层裂隙演化规律。经研究发现:1)采空区底板岩层首次受顶板岩层垮落冲击作用后,底板岩层采动裂隙会出现滞后破坏加深的现象。在之后的2~3次顶板周期性垮落冲击过程中,底板岩层裂隙都有类似规律,但加深效果逐渐减弱;2)相似模拟试验的底板岩层位移与垂直应力监测结果证明了底板岩层经历了采前应力集中、采后膨胀泄压,采动动载冲击,采空区矸石充填平衡4个过程,底板裂隙的萌生、扩展以及再加深主要发生在1~2与2~3的转变过程之间,第4过程对底板裂隙的扩展实际是起到抑制作用的,底板破坏深度最大处一般出现在工作面推过测点后的1~2个周期来压至采空区底板被矸石充填压实之间这段距离,这也解释了为什么采空区滞后突水灾害时有发生;3)软弱底板岩层更易受采动影响,其位移与垂直应力的变化幅度较坚硬底板岩层而言明显偏大,但其底板裂隙发育深度和滞后破坏加深程度比坚硬底板岩层要弱。