坚硬顶板断裂释放能量及其对煤层扰动影响研究

王同旭; 周永晖; 江东海

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估算和评价坚硬顶板断裂对采煤工作面煤壁稳定性的影响,是煤矿开采中亟需研究解决的课题。引用坚硬顶板断裂震源函数,获得坚硬顶板断裂应力波速度时程曲线,估算顶板断裂震源能量,分析顶板厚度及顶板强度的影响特征;在FLAC_(3D)数值模型中设置结构面,模拟基本顶破断及下方直接顶受迫断裂,在此基础上引入顶板断裂应力波速度时程曲线,从扰动能量角度对采煤工作面煤壁稳定性进行动力学模拟分析。研究结果表明:顶板断裂震源应力波主要受断裂顶板厚度和顶板强度的影响,且随着断裂顶板厚度和强度的增大,应力波最大振幅增大、震源释放能量增加;坚硬顶板断裂对下方采煤工作面的影响主要集中在煤壁前方0~6 m,特别是0~2 m范围内。回归出了断裂震源能量对煤壁前方0~2 m范围扰动能量传递率表达式。分析表明,断裂扰动后煤壁前方发生岩爆的剧烈程度等级增加,且扰动后煤壁前方极限平衡区能量增幅达26%~32%,易发生煤壁失稳甚至冲击性破坏。

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来源
《山东科技大学学报：自然科学版》 |2022年第4期|30-38|共9页
作者
王同旭; 周永晖; 江东海;
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作者单位

山东科技大学能源与矿业工程学院;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类冲击地压;
关键词
坚硬顶板; 数值模拟; 断裂扰动; 能量传递率; 煤壁稳定性;

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