水下采煤覆岩裂隙扩展判断方法及其应用

陈连军¹，李天斌²，王刚^1,2,3，吴学震^1,3，蒋宇静¹，韩作振¹

1. 矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东科技大学2. 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室3. 山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东科技大学

摘 要：工作面突水是影响水体下煤层安全开采的主要隐患,而上覆岩层导水裂缝带发育是引起工作面突水的基本路径。基于裂隙萌生发育的形态分析,将导水裂隙带划分为两种类型,一是原生裂隙的张开或滑动,二是新生裂隙向完整结构的扩展;而且,在工程荷载作用下卸荷裂隙的萌生和扩展具有优势定向性特征。考虑开采煤层覆岩裂隙的分布特征,基于格里菲斯摩尔-库伦准则建立了裂隙扩展的分析模型和判断方法。借助FISH语言,将扩展模型耦合入离散元软件UDEC中,并用其模拟水体下煤层开采过程,分析在工作面推进过程中上覆岩层内裂隙带萌生演化特征。分析了工作面突涌水机理,得出了水下采煤工作面覆岩导水裂隙带高度的确定方法。并结合导水裂隙带高度现场观测实践进行了工程验证。

关键词：水下采煤;裂隙扩展;导水裂隙带;工作面突水;