采動與煤巖裂隙演化規(guī)律李化敏PPT學習教案

1、采動與煤巖裂隙演化規(guī)律李化敏采動覆巖裂隙動態(tài)演化形態(tài)及機理分析采動覆巖裂隙動態(tài)演化形態(tài)及機理分析第1頁/共41頁 我國大部分煤礦煤層原始透氣性系我國大部分煤礦煤層原始透氣性系數(shù)較低，地面鉆井采氣、井下原始煤體數(shù)較低，地面鉆井采氣、井下原始煤體抽采和壓裂增透試驗均表明預抽效果較抽采和壓裂增透試驗均表明預抽效果較差，差，應重點抽采采動影響下的卸壓瓦斯應重點抽采采動影響下的卸壓瓦斯。煤層開采后將引起覆巖移動與破斷形成煤層開采后將引起覆巖移動與破斷形成采動裂隙帶，它的產(chǎn)生發(fā)展時空規(guī)律及采動裂隙帶，它的產(chǎn)生發(fā)展時空規(guī)律及動態(tài)變化特征，與卸壓瓦斯抽采密切相動態(tài)變化特征，與卸壓瓦斯抽采密切相關(guān)關(guān) 一、研究意

2、義一、研究意義 第2頁/共41頁采動覆巖裂隙動態(tài)演化形態(tài)及機理分析采動覆巖裂隙動態(tài)演化形態(tài)及機理分析采動覆巖裂隙演化采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析規(guī)律模擬實驗分析二二第3頁/共41頁走向及傾向物理相似模型走向及傾向物理相似模型二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第4頁/共41頁FLAC3D模型及網(wǎng)格劃分圖模型及網(wǎng)格劃分圖 二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第5頁/共41頁二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 沿走向破斷裂隙分布圖沿走向破斷裂隙分布圖 1 1、采動覆巖破斷裂隙分布規(guī)

3、律、采動覆巖破斷裂隙分布規(guī)律 裂隙區(qū)A1裂隙區(qū)A2裂隙區(qū)A2壓實區(qū)壓實區(qū) 覆巖破斷裂隙沿走向分覆巖破斷裂隙沿走向分為三個階段：開切眼到頂為三個階段：開切眼到頂板 初 次 來 壓 前 （ 范 圍 大 約板 初 次 來 壓 前 （ 范 圍 大 約32m32m），裂隙密度較大；采），裂隙密度較大；采空區(qū)中部垮落矸石被壓實，空區(qū)中部垮落矸石被壓實，裂隙密度較??；工作面附裂隙密度較?。还ぷ髅娓浇ǚ秶蠹s近（范圍大約26m26m），覆巖破），覆巖破斷裂隙分布密度仍然很大斷裂隙分布密度仍然很大第6頁/共41頁沿傾向破斷裂隙分布圖沿傾向破斷裂隙分布圖 裂隙區(qū)B1裂隙區(qū)B2壓實區(qū)進風巷 覆巖破斷裂隙沿傾向也覆

4、巖破斷裂隙沿傾向也分三個階段：采空區(qū)中部分三個階段：采空區(qū)中部（范圍大約（范圍大約123m123m）垮落的矸）垮落的矸石趨于壓實，而進風巷（范石趨于壓實，而進風巷（范圍大約圍大約24m24m）和回風巷（范）和回風巷（范圍大約圍大約21m21m）附近仍各自保）附近仍各自保持一個裂隙發(fā)育區(qū)，沿工作持一個裂隙發(fā)育區(qū)，沿工作面傾向分布呈駝峰狀面傾向分布呈駝峰狀二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第7頁/共41頁沿走向第三排與第七排測線間離層率分布沿走向第三排與第七排測線間離層率分布 2 2、采動覆巖離層裂隙動態(tài)演化規(guī)律、采動覆巖離層裂隙動態(tài)演化規(guī)律第2亞關(guān)鍵層初次

5、垮落第5亞關(guān)鍵層初次垮落主關(guān)鍵層明顯彎曲二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第8頁/共41頁沿走向推進沿走向推進220m時第時第26、6主關(guān)鍵層間離層率、離層量分布主關(guān)鍵層間離層率、離層量分布 二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第9頁/共41頁沿工作面傾向的離層量分布規(guī)律沿工作面傾向的離層量分布規(guī)律 裂隙區(qū)裂隙區(qū)進風巷二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第10頁/共41頁 離層裂隙沿走向及傾向分布具有離層裂隙沿走向及傾向分布具有兩大階段兩大階段、兩個層位兩個層位及及三三個區(qū)間個區(qū)

6、間特征特征 階段階段1 1（主關(guān)鍵層接觸垮落矸石前）（主關(guān)鍵層接觸垮落矸石前） 上層位：垮落的最上位亞關(guān)鍵層上部。離層率及離層量沿上層位：垮落的最上位亞關(guān)鍵層上部。離層率及離層量沿走向及傾向分布曲線呈高帽狀，采空區(qū)中部離層最為發(fā)育。走向及傾向分布曲線呈高帽狀，采空區(qū)中部離層最為發(fā)育。 下層位：垮落的最上位亞關(guān)鍵層下部。離層率及離層量沿下層位：垮落的最上位亞關(guān)鍵層下部。離層率及離層量沿走向及傾向分布曲線呈駝峰狀，沿走向在切眼、工作面附近裂走向及傾向分布曲線呈駝峰狀，沿走向在切眼、工作面附近裂隙發(fā)育，采空區(qū)中部離層裂隙趨于壓實；沿傾向在進回風巷附隙發(fā)育，采空區(qū)中部離層裂隙趨于壓實；沿傾向在進回風巷

7、附近裂隙發(fā)育，采空區(qū)中部裂隙較小近裂隙發(fā)育，采空區(qū)中部裂隙較小二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第11頁/共41頁 階段階段2 2（主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后）（主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后） 主關(guān)鍵層下部離層分布規(guī)律類似于階段主關(guān)鍵層下部離層分布規(guī)律類似于階段1 1中的第二層位，中的第二層位，即在采空區(qū)中部離層趨于壓實，而在采空區(qū)四側(cè)（即切眼、工即在采空區(qū)中部離層趨于壓實，而在采空區(qū)四側(cè)（即切眼、工作面、進風巷及回風巷側(cè)）仍各自保持一個裂隙發(fā)育區(qū)，關(guān)鍵作面、進風巷及回風巷側(cè)）仍各自保持一個裂隙發(fā)育區(qū)，關(guān)鍵層下離層沿走向采長分布呈駝峰狀層下離層沿走向采長分布呈駝峰

8、狀二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第12頁/共41頁裂隙最高位置、垮落高度裂隙最高位置、垮落高度與工作面的推進距離之間關(guān)系與工作面的推進距離之間關(guān)系3 3、采動裂隙帶高度、采動裂隙帶高度 隨工作面推進，裂隙高隨工作面推進，裂隙高度逐漸增大，但裂隙發(fā)展非度逐漸增大，但裂隙發(fā)展非勻速，一般在經(jīng)過若干循環(huán)勻速，一般在經(jīng)過若干循環(huán)后才有離層動態(tài)變化，最高后才有離層動態(tài)變化，最高離層層位大部分出現(xiàn)于未垮離層層位大部分出現(xiàn)于未垮的上位關(guān)鍵層下方的上位關(guān)鍵層下方 二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第13頁/共41頁4 4、采動

9、覆巖裂隙帶形態(tài)、采動覆巖裂隙帶形態(tài) （1）主關(guān)鍵層接觸垮落矸）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石前石前，垮落的最上位亞關(guān)鍵層上，垮落的最上位亞關(guān)鍵層上方與未垮關(guān)鍵層之間裂隙發(fā)育，方與未垮關(guān)鍵層之間裂隙發(fā)育，其下方在采空區(qū)四周覆巖裂隙較其下方在采空區(qū)四周覆巖裂隙較為發(fā)育，采空區(qū)中部裂隙則被壓為發(fā)育，采空區(qū)中部裂隙則被壓實，裂隙區(qū)及壓實區(qū)邊界線近似實，裂隙區(qū)及壓實區(qū)邊界線近似為直線，從外形上看呈梯形狀，為直線，從外形上看呈梯形狀，但內(nèi)外梯形高度不同但內(nèi)外梯形高度不同裂隙區(qū)壓實區(qū)主關(guān)鍵層裂隙區(qū)壓實區(qū)沿走向形態(tài)沿走向形態(tài) 沿傾向形態(tài)沿傾向形態(tài) 二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析

10、 第14頁/共41頁 （2）主關(guān)鍵層接觸垮）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后落矸石后，主關(guān)鍵層下的采，主關(guān)鍵層下的采空區(qū)中部被壓實，但采空區(qū)空區(qū)中部被壓實，但采空區(qū)四周裂隙仍可保持，裂隙區(qū)四周裂隙仍可保持，裂隙區(qū)及壓實區(qū)邊界線也可近似為及壓實區(qū)邊界線也可近似為直線從外形上看呈梯形狀，直線從外形上看呈梯形狀，內(nèi)外梯形高度相同內(nèi)外梯形高度相同裂隙區(qū)壓實區(qū)裂隙區(qū)沿走向形態(tài)沿走向形態(tài) 沿傾向形態(tài)沿傾向形態(tài) 裂隙區(qū)主關(guān)鍵層壓實區(qū)裂隙區(qū)二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 第15頁/共41頁 （3 3）沿平行于煤層剖面）沿平行于煤層剖面。當采空區(qū)見方前（即推進距當采空區(qū)見方前（即

11、推進距小于采寬）及見方后（即推小于采寬）及見方后（即推進距大于采寬），在垮落帶進距大于采寬），在垮落帶中充分卸壓裂隙發(fā)育區(qū)形態(tài)中充分卸壓裂隙發(fā)育區(qū)形態(tài)可以認為是圓角矩形圈，在可以認為是圓角矩形圈，在斷裂帶隨著離煤層頂板高度斷裂帶隨著離煤層頂板高度的增大趨于橢圓形的增大趨于橢圓形二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 推進推進90m距煤層頂板距煤層頂板40mZ向位移向位移推進推進90m距煤層頂板距煤層頂板10mZ向位移向位移第16頁/共41頁 當采空區(qū)見方時（即推進當采空區(qū)見方時（即推進距等于采寬），在垮落帶中充距等于采寬），在垮落帶中充分卸壓裂隙發(fā)育區(qū)形態(tài)轉(zhuǎn)為

12、圓分卸壓裂隙發(fā)育區(qū)形態(tài)轉(zhuǎn)為圓角方形圈，在斷裂帶隨著離煤角方形圈，在斷裂帶隨著離煤層頂板高度的增大趨于圓形層頂板高度的增大趨于圓形二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析二、采動覆巖裂隙演化規(guī)律模擬實驗分析 推進推進170m距煤層頂板距煤層頂板40mZ向位移向位移推進推進170m距煤層頂板距煤層頂板10mZ向位移向位移第17頁/共41頁采動覆巖裂隙動態(tài)演化形態(tài)及機理分析采動覆巖裂隙動態(tài)演化形態(tài)及機理分析采動覆巖裂隙帶空間采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)工程簡化模型及參數(shù)三三第18頁/共41頁三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù) 1 1、采動裂隙帶工程簡

13、化模型、采動裂隙帶工程簡化模型關(guān)鍵層關(guān)鍵層關(guān)鍵層關(guān)鍵層 巖層離層裂隙和破斷裂隙巖層離層裂隙和破斷裂隙相互貫通后，在三維空間上形相互貫通后，在三維空間上形成梯形堤壩狀外部邊界，當工成梯形堤壩狀外部邊界，當工作面推進到一定距離，采空區(qū)作面推進到一定距離，采空區(qū)中部采動裂隙被壓實，其邊界中部采動裂隙被壓實，其邊界也可用近似梯形堤壩狀來描述，也可用近似梯形堤壩狀來描述，于是在垂直于煤層剖面上，近于是在垂直于煤層剖面上，近似于一裂隙發(fā)育的梯形臺似于一裂隙發(fā)育的梯形臺 走向剖面形態(tài)示意圖走向剖面形態(tài)示意圖 傾向剖面形態(tài)示意圖傾向剖面形態(tài)示意圖 第19頁/共41頁 平行于煤層面剖面，在一平行于煤層面剖面，在

14、一矩形框內(nèi)有一環(huán)狀裂隙發(fā)育區(qū)矩形框內(nèi)有一環(huán)狀裂隙發(fā)育區(qū)域，在環(huán)形圈中部是壓實的裂域，在環(huán)形圈中部是壓實的裂隙，如工作面足夠長，則可形隙，如工作面足夠長，則可形成類似于經(jīng)過圓倒角的矩形，成類似于經(jīng)過圓倒角的矩形，簡稱圓角矩形環(huán)，如果工作面簡稱圓角矩形環(huán)，如果工作面平行于煤層剖面形態(tài)示意圖平行于煤層剖面形態(tài)示意圖 較短或在裂隙帶上部，可形成橢圓形結(jié)構(gòu)。因此，在整個采場覆較短或在裂隙帶上部，可形成橢圓形結(jié)構(gòu)。因此，在整個采場覆巖中形成了一個更為形象的采動裂隙發(fā)育的巖中形成了一個更為形象的采動裂隙發(fā)育的三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù) 第20頁/共41頁

15、2 2、采動裂隙帶的主要參數(shù)、采動裂隙帶的主要參數(shù) （1 1）采動裂隙帶演化高度）采動裂隙帶演化高度 內(nèi)外梯臺面的高度并非隨工作面的推進逐步升高，而是在內(nèi)外梯臺面的高度并非隨工作面的推進逐步升高，而是在關(guān)鍵層破斷后時，才有所變化。同時，由于采寬限制，一般當關(guān)鍵層破斷后時，才有所變化。同時，由于采寬限制，一般當采空區(qū)見方時，其高度為最大采空區(qū)見方時，其高度為最大 推進距推進距8595 107 118 130 142 155 170 183 192 207 220內(nèi)梯臺帶高度內(nèi)梯臺帶高度223030 44.5 44.5 56.5 56.58888979797外梯臺帶高度外梯臺帶高度 33.5 47

16、.5 47.5 58.5 58.588.5 88.59797979797破斷關(guān)鍵層破斷關(guān)鍵層第2亞 第3亞第4亞第5亞第6亞采動裂隙帶內(nèi)外梯臺帶高度與推進距的關(guān)系采動裂隙帶內(nèi)外梯臺帶高度與推進距的關(guān)系 三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù) 第21頁/共41頁 （2）走向帶寬距的確定）走向帶寬距的確定 走向帶寬距與工作面開采走向帶寬距與工作面開采時的初次來壓步距和周期來時的初次來壓步距和周期來壓步距有密切關(guān)系，切眼附壓步距有密切關(guān)系，切眼附近梯臺帶帶寬大約相當于近梯臺帶帶寬大約相當于1倍倍初次來壓步距初次來壓步距，工作面附近，工作面附近的帶寬則在的帶寬

17、則在23倍周期來壓步倍周期來壓步距距間變化間變化 采動裂隙帶的走向帶寬采動裂隙帶的走向帶寬 推進距/mA1/mA2/m9533221073322118342313032241423324155332817032321833333192322320732252203129平均32.525.9三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù) 第22頁/共41頁 （3）傾向帶寬距的確定）傾向帶寬距的確定 傾向帶寬距也與工作面開采時傾向帶寬距也與工作面開采時的初次來壓步距有密切關(guān)系，約的初次來壓步距有密切關(guān)系，約為為0.70.8倍初次來壓步距倍初次來壓步距，傾向，傾向帶

18、寬距取決于周邊的支承條件，帶寬距取決于周邊的支承條件，如為近水平或緩傾斜煤層開采且如為近水平或緩傾斜煤層開采且支承條件相同時，進、回風巷附支承條件相同時，進、回風巷附近帶寬距近帶寬距相等相等采動裂隙帶的傾向帶寬采動裂隙帶的傾向帶寬 推進距/mB1/mB2/m107222014224211702523平均23.721.3三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù) 第23頁/共41頁 （4 4）斷裂角的確定）斷裂角的確定 一般沿煤層走向開切眼側(cè)的斷裂角大于工作面一側(cè)。差一般沿煤層走向開切眼側(cè)的斷裂角大于工作面一側(cè)。差值的大小與工作面推進速度、覆巖層巖性相關(guān)。沿

19、煤層傾向值的大小與工作面推進速度、覆巖層巖性相關(guān)。沿煤層傾向一般情況下，由于煤層傾角的影響，回風巷處斷裂角大于進一般情況下，由于煤層傾角的影響，回風巷處斷裂角大于進風巷，在支承條件相同且為近水平煤層或緩水平煤層時，回風巷，在支承條件相同且為近水平煤層或緩水平煤層時，回風巷與進風巷附近的斷裂角大約相等風巷與進風巷附近的斷裂角大約相等三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù) 第24頁/共41頁3 3、采動裂隙帶動態(tài)演化的影響因素、采動裂隙帶動態(tài)演化的影響因素 （1 1）煤層開采高度）煤層開采高度 煤層開采高度直接影響到采動裂隙帶演化高度，隨著煤層煤層開采高度

20、直接影響到采動裂隙帶演化高度，隨著煤層開采高度的增加，垮落帶范圍將增大，從而使最低初始梯臺帶開采高度的增加，垮落帶范圍將增大，從而使最低初始梯臺帶高度增大高度增大 采高/m梯臺帶初始最低層位梯臺帶內(nèi)巖層編號內(nèi)梯臺面最小高度/m外梯臺面最大高度/m3.512122222.156.24.512123923.197.85.514143932.0108.86.514144233.0133.4最低初始梯臺帶高度隨采高的變化關(guān)系最低初始梯臺帶高度隨采高的變化關(guān)系 三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù) 第25頁/共41頁 （2 2）覆巖巖性）覆巖巖性 覆巖強度越大

21、，冒裂帶高度越大，覆巖空間結(jié)構(gòu)演化高度覆巖強度越大，冒裂帶高度越大，覆巖空間結(jié)構(gòu)演化高度就越大，反之覆巖空間結(jié)構(gòu)演化高度越小就越大，反之覆巖空間結(jié)構(gòu)演化高度越小 （3 3）煤巖層傾角）煤巖層傾角 傾角較大時空間結(jié)構(gòu)高度沿工作面傾斜方向上呈現(xiàn)下端小、傾角較大時空間結(jié)構(gòu)高度沿工作面傾斜方向上呈現(xiàn)下端小、上端大的變化形態(tài)。同時，傾角對斷裂角也有影響上端大的變化形態(tài)。同時，傾角對斷裂角也有影響 （4 4）工作面幾何參數(shù)）工作面幾何參數(shù) 演化高度受采空區(qū)短邊跨度所控制，隨著走向長度的增加演化高度受采空區(qū)短邊跨度所控制，隨著走向長度的增加而增大，當走向與傾斜長度相同時，其破壞高度發(fā)育到最大而增大，當走向與

22、傾斜長度相同時，其破壞高度發(fā)育到最大 三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù)三、采動覆巖裂隙帶空間工程簡化模型及參數(shù) 第26頁/共41頁采動覆巖裂隙動態(tài)演化形態(tài)及機理分析采動覆巖裂隙動態(tài)演化形態(tài)及機理分析采動覆巖裂隙動態(tài)采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析演化特征及機理分析四四第27頁/共41頁四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析1 1、采動裂隙帶動態(tài)演化特征、采動裂隙帶動態(tài)演化特征 （1 1）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石前）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石前 采場上覆巖層將形成曲面輪廓較為連續(xù)的采動裂隙圓矩梯采場上覆巖層將形成曲面輪廓較為連續(xù)的采動裂隙圓矩梯臺帶。如主關(guān)鍵

23、層位于彎曲下沉帶，梯臺帶上部離層裂隙較發(fā)臺帶。如主關(guān)鍵層位于彎曲下沉帶，梯臺帶上部離層裂隙較發(fā)育，下部則有較多破斷裂隙，并且內(nèi)外梯臺面高度不同；育，下部則有較多破斷裂隙，并且內(nèi)外梯臺面高度不同； 如主關(guān)鍵層位于彎曲下沉帶下方，其上方將有較少的離層如主關(guān)鍵層位于彎曲下沉帶下方，其上方將有較少的離層裂隙出現(xiàn)，但與下方的裂隙溝通較為困難裂隙出現(xiàn)，但與下方的裂隙溝通較為困難第28頁/共41頁 內(nèi)外梯臺面高度將趨于一致，采動裂隙帶將形成圓角矩形圈內(nèi)外梯臺面高度將趨于一致，采動裂隙帶將形成圓角矩形圈或或“O O”形圈分布，可稱為采動裂隙圓角矩形圈形圈分布，可稱為采動裂隙圓角矩形圈亞關(guān)鍵層主關(guān)鍵層主關(guān)鍵層破

24、斷后垂直于煤層的剖面裂隙形態(tài)主關(guān)鍵層破斷后垂直于煤層的剖面裂隙形態(tài) （2 2）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析第29頁/共41頁2 2、基于彈性薄板的關(guān)鍵層判別條件、基于彈性薄板的關(guān)鍵層判別條件.n + 11nm松 散 層bL采場覆巖結(jié)構(gòu)示意圖采場覆巖結(jié)構(gòu)示意圖) 1 (coscos323224224444iiiiiiiiiiibyLxbbLLDbLqw硬巖層撓度硬巖層撓度 ) 3(11)2(11123112131111231213111mniiiimniiinnnnniiiiniiihEghhEqhEg

25、hhEq第第1 1層、層、n+1n+1層硬巖破斷時承受載荷層硬巖破斷時承受載荷四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析第30頁/共41頁關(guān)鍵層變形協(xié)調(diào)判別條件及強度判別條件關(guān)鍵層變形協(xié)調(diào)判別條件及強度判別條件)7(tan2tan2)6(11111111112311123nnnniiimniiiimniiiniiiicHcHLLghhEghhE第第1 1層、層、n+1n+1層硬巖初次破斷距層硬巖初次破斷距)5()4(11121111112111nnnnnnAKABBLAKABBL四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析第31

26、頁/共41頁基于彈性薄板的判別程序結(jié)果界面基于彈性薄板的判別程序結(jié)果界面 四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析第32頁/共41頁3 3、采動裂隙帶動態(tài)演化機理、采動裂隙帶動態(tài)演化機理 （1 1）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后的裂隙演化機理分析）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后的裂隙演化機理分析 巖層內(nèi)部第巖層內(nèi)部第i i關(guān)鍵層在工作面、切眼附近的移動曲線可近似關(guān)鍵層在工作面、切眼附近的移動曲線可近似用下述擬合曲線表示用下述擬合曲線表示iaicbiicLcWwiix002/xe-1-x-max條件碎脹系數(shù) 距煤層頂板距離 斷裂角 斷塊長 斷裂點與邊界距離關(guān)鍵層11.0330

27、50825.2關(guān)鍵層21.0550501241.9關(guān)鍵層破斷后基本條件關(guān)鍵層破斷后基本條件 四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析第33頁/共41頁關(guān)鍵層下沉曲線及離層量分布關(guān)鍵層下沉曲線及離層量分布 斷塊長的巖層下斷塊長的巖層下沉值小于斷塊短的，沉值小于斷塊短的，上、下兩巖層下沉量上、下兩巖層下沉量不同導致了離層的產(chǎn)不同導致了離層的產(chǎn)生，離層裂隙主要分生，離層裂隙主要分布在采空區(qū)的邊界一布在采空區(qū)的邊界一側(cè)，從而在采空區(qū)周側(cè)，從而在采空區(qū)周邊形成采動裂隙分布邊形成采動裂隙分布的圓角矩形圈的圓角矩形圈四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析四、采動覆巖裂隙動

28、態(tài)演化特征及機理分析第34頁/共41頁 （2 2）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石前的裂隙演化機理分析）主關(guān)鍵層接觸垮落矸石前的裂隙演化機理分析 下層位裂隙演化機理與主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后的類似下層位裂隙演化機理與主關(guān)鍵層接觸垮落矸石后的類似 上層位的裂隙演化機理上層位的裂隙演化機理 未垮落關(guān)鍵層移動曲線可用式表示未垮落關(guān)鍵層移動曲線可用式表示 基本假設條件基本假設條件 iiiiiiiiiiibyLxbbLLDbLqw224224444coscos323條件層厚距煤層頂板彈性模量泊松比承受載荷抗拉強度初次斷距周期斷距關(guān)鍵層134010.220.21625.59.5關(guān)鍵層276010.20.25664.931.8四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析四、采動覆巖裂隙動態(tài)演化特征及機理分析第35頁/共41頁 未垮關(guān)鍵層的下表面未垮關(guān)鍵層的下表面與垮落關(guān)鍵層所控巖層與垮落關(guān)鍵層所控巖層的上表面之間將形成離的上表面之間將形成離層空間，未垮落關(guān)鍵層層空間，未垮落關(guān)鍵層與垮落關(guān)鍵層間形成了與垮落關(guān)鍵層間形成了采空區(qū)中部離層最為發(fā)采空區(qū)中部離層最為發(fā)育的梯臺狀分布特征育的梯臺狀