考慮覆巖原生裂隙的導水裂隙帶模擬

作者：李蕊瑞,陳陸望,歐慶華,陳逸飛,王迎新,葛如濤,彭智宏

摘要：導水裂隙帶高度的確定對松散承壓含水層下煤礦安全開采和礦區生態環境保護具有重要意義。以往根據塑性區判斷導水裂隙帶范圍的數值模擬方法不能完全反映覆巖的破斷機制。為了更準確地預測導水裂隙帶發育高度,應用斷裂力學方法,將裂紋尖端K場區內的應力強度因子斷裂判據與摩爾-庫倫屈服準則結合,提出了原生裂隙存在時的巖石斷裂準則。利用自仿射分形模型建立起原生裂隙場分布,并通過有限元分析軟件COMSOLMultiphysics將原生裂隙場和巖石斷裂準則應用到導水裂隙帶發育的數值模擬中,對淮北煤田青東煤礦的839工作面開采進行了模擬計算。結果顯示,考慮原生裂隙時,導水裂隙帶在貫通后高度達到92.5 m。與傳統數值模擬和經驗公式法相比,考慮原生裂隙的模擬結果與現場測量結果更為接近。這說明,采用自仿射分形模型所生成的裂隙場可以較好地模擬巖體內復雜而無序的原生裂隙分布,且與傳統數值模擬和經驗公式法相比,考慮原生裂隙的模擬方法能夠更好地反映導水裂隙帶的發育規律。

發文機構：合肥工業大學資源與環境工程學院

關鍵詞：導水裂隙帶原生裂隙自仿射分形數值模擬青東煤礦fractured water-conducting zonenative fracture fieldself-affme fractalnumerical simulationQingdong Coal Mine

分類號： TD313[礦業工程—礦井建設]