围压下切槽煤体卸压增透应力损伤演化模拟分析

沈春明

煤炭科学技术研究院有限公司安全分院煤炭资源高效开采和洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院)中国矿业大学安全工程学院

摘 要：为了分析实施水力割缝、冲孔等水力化卸压增透技术后的煤层在煤巷掘进中发生的煤壁片帮、打钻卡钻等问题,采用物理相似模拟结合颗粒流软件PFC数值模拟的方法,模拟分析了围压条件下切槽煤层内部应力、裂隙的动态演化过程,探讨了煤层切槽后的损伤破坏特征。结果表明:煤层内有多个切槽分布时,相邻切槽端出现应力集中且煤体损伤发育,而切槽面上下侧煤体的卸压作用显著;随着切槽厚度的增大,切槽面卸压效果增强,煤体易损伤变形,孔隙率随之显著增大。煤层内切槽会增强煤体应力场和裂隙场的不均一性,切槽端和边界处应力集中使煤体不稳定,设计合理的切槽尺寸是降低煤巷打钻与巷道维护难度的有效方法。

关键词：煤层增透;水力化技术;煤层切槽;颗粒流;