基于PFC的机械振动诱导颗粒致密化研究

汪键; 汪若海; 邓海顺; 袁海洋; 薛祖武; 汤政权

doi:10.13301/j.cnki.ct.2026.07.004

煤炭技术 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (7) : 20 -27. DOI: 10.13301/j.cnki.ct.2026.07.004

基于PFC的机械振动诱导颗粒致密化研究

汪键, 汪若海, 邓海顺, 袁海洋, 薛祖武, 汤政权

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摘要

颗粒堆积致密化是煤矿绿色开采中充填体力学性能与地表沉陷控制的核心，传统重力沉降充填易形成孔隙与拱形结构，制约充填效果。本文采用PFC 6.0离散元法，构建2D与3D仿真模型，探究水平机械振动对颗粒床致密化的影响机制；系统分析振动时间、振幅、频率及振动强度等参数对孔隙率的作用，重点复现颗粒从随机疏松堆积向随机致密堆积的转变过程。结果表明，颗粒轴向位移在15 s时达准稳态；振幅与频率对孔隙率呈非单调影响，振动强度Γ=2时孔隙率最小；低频阶段（1～7 Hz）力链呈弱各向异性，颗粒床稳定性与传热效率提升，高频阶段（7～13 Hz）力链趋于各向同性，结构松散。