煤炭工程 ›› 2025, Vol. 57 ›› Issue (12): 136-143.doi: 10. 11799/ ce202512018
彭宝山,刘前进,杨学孟,李质峰
1. 国网能源准东煤电有限公司 准东二矿,新疆 昌吉 650000
2. 天地科技股份有限公司 开采设计事业部,北京 100013
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摘要:
特厚煤层开采导致上覆岩层采动响应更为剧烈,为精准厘清其覆岩采动裂隙的演化规律,保障工作面安全高效生产及保护地表生态环境,以新疆永宁煤矿2303工作面为工程背景,采用离散元数值模拟方法,直观表征特厚煤层采动影响下覆岩裂隙的发育特征,揭示导水裂隙带与垮落带随工作面推进的演化规律;结合分形几何理论,通过盒形覆盖法实现裂隙发育程度的精确量化分析。结果显示:该工作面特厚煤层开采后,垮落带发育高度为51.10m,导水裂隙带发育高度为148.11m,垮采比为5.77、裂采比为16.63;随工作面推进,裂隙带高度呈现“发育—增长—稳定”三个阶段的特征,垮落带高度则伴随基本顶与亚关键层的破断历经两次“骤增—缓降”的循环。采动覆岩裂隙发育具有显著的分形特征,整体分形维数随工作面推进呈“两端大、中间小”的马鞍形动态变化:采空区两侧(主裂隙区)的平均分形维数分别为1.001和0.978,是采空区的主要导水通道;距底板150m处的离层发育区分形维数为0.904,易形成地下水富集空间。通过拟合分形维数演化曲线,推算出推进距离达71.18m时分形维数达到峰值,此节点与顶板大面积垮落阶段精确对应。
中图分类号: