基于分形理论的采动裂隙时空演化规律研究

李宏艳,王维华,齐庆新,张 浪

(1.煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院,北京 100013;2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院),北京100013)

基于分形理论的采动裂隙时空演化规律研究

李宏艳1,2,王维华1,2,齐庆新1,2,张 浪1,2

(1.煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院,北京 100013;2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院),北京100013)

为掌握采动影响区覆岩裂隙时空演化规律,进行采动条件下裂隙场演化实验室相似模拟实验,采用数理统计方法对裂隙场分布进行定性分析,利用分形理论定量描述裂隙时空演化规律。研究结果表明:采动影响覆岩裂隙场划分为4个区域,即离层低角度裂隙区,采空区中部垮落及断裂带中角度区,裂隙扩展高角度区,中、高角度过渡区;引入分形理论,对采动影响覆岩裂隙演化的几个重要阶段的变化趋势和程度进行定量描述;通过分析裂隙张开的程度得出中、高角度过渡区是瓦斯抽采工程措施实施的主要区域。

采动裂隙;裂隙演化;分形理论;图像分析;自相似

受采动影响,上覆围岩由于应力的重新分布和采掘空间的形成,产生纵横交错的裂隙网络,裂隙网络的存在影响围岩的力学特性与行为,在一定程度上控制着覆岩岩体的稳定性。随着开采深度的增大,高瓦斯矿井数目的增多,在采场漏风流、围岩和遗煤的瓦斯产出以及瓦斯浓度场的机械弥散作用,导致采空区覆岩裂隙内瓦斯聚集,在受矿山压力周期显现的影响下,采煤工作面瓦斯浓度频频超限,影响矿山的安全生产和工作人员的生命安全。……