岩体循环加卸载力学特性对完整底板导水通道演化影响研究

作者：李浩; 白海波; 武建军; 赵慧明; 孟庆彬; 马凯; 黄卫星; 郑磊

来源：岩石力学与工程学报, 2018, 37(S1): 3470-3480.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2016.0987

• 岩石力学
• 循环加卸载
• 弹塑性损伤本构模型
• 导水通道
• 滞后煤壁
• 注水试验

防控底板突水危害的重点在于研究完整底板由隔水层到导水通道的演化过程。根据采矿过程中底板岩体在压–拉–压荷载下弹性刚度变化特点,以弹性模量作为损伤变量,采用双标量型D-P弹塑性损伤本构模型,由成庄矿工程地质条件为背景建立有限元模型,分析工作面推进过程中底板导水通道演化规律。得到主要结论如下:(1)采动底板中同时存在压、拉损伤破裂带,压缩、拉伸损伤分别超前、滞后煤壁产生,二者相互连通,形成斜穿工作面煤壁平面的导水通道。(2)底板破坏深度随顶板悬露面积增大而增加,并导致上一计算步煤壁处底板破裂深度二次加深。工作面煤壁位置处底板压缩损伤深度的增长速率在充填体影响下迅速减小(顶板初次垮落),并最终达到稳定(顶板周期垮落)。(3)充填体的弹性模量过低会导致破坏深度持续快速增加。在充填体作用下,底板岩体中张拉裂隙闭合,弹性刚度有所恢复,同时岩体渗透性降低。由注水试验所得监测结果与数值模拟成果基本吻合。

• 单位
  中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）; 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室