切槽煤岩试样裂纹扩展颗粒流分析

沈春明^1,2,3，林柏泉³，刘厅³，王维华²，杨鑫²

1. 北京城市系统工程研究中心2. 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院3. 中国矿业大学安全工程学院

摘 要：为了探讨水射流增渗情景下不同切槽参数对煤体损伤及裂纹扩展的影响,采用颗粒流PFC2D软件建立单切槽、双切槽煤样参数模型,模拟单轴载荷作用下切槽面与载荷夹角为90°、45°和0°情况下试样损伤过程,对比分析全应力-应变过程中煤体裂纹分布、裂纹数量及内部摩擦能的变化。模拟结果表明:进入塑性变形阶段煤体裂纹快速发育,内部摩擦能伴随增大,裂纹集中分布于切槽两端处,多切槽布置将引导裂纹定向发育扩展;增加切槽面数量、增大切槽面与载荷应力夹角能够降低煤体裂纹发育阈值,促进煤体裂纹扩展;水射流切槽工艺布置设计应选择切槽面与主应力夹角为45°情况,避免切槽内错夹角为0°情况。

关键词：煤层增透;切槽煤岩;裂纹扩展;颗粒流;水射流增渗;