不同破断距下开采覆岩裂隙网络分形特征研究

刘俊熙; 张士川; 沈宝堂; 肖越; 李杨杨; 张有成

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.01.002

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (01) : 11 -21. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.01.002

不同破断距下开采覆岩裂隙网络分形特征研究

刘俊熙, 张士川, 沈宝堂, 肖越, 李杨杨, 张有成

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摘要

为研究神东矿区不同破断距下开采覆岩裂隙网络分形特征，分析了基本顶周期破断距影响因素，选取大柳塔煤矿52505和上湾煤矿12401工作面进行物理相似模拟实验，探究了不同破断距影响下覆岩裂隙网络分布特征，借助Matlab软件获取不同覆岩裂隙网络分布分形维数，定量描述了覆岩裂隙发育特征，进一步探讨了覆岩裂隙传播影响下不同岩层沉降规律。研究结果表明：影响基本顶周期破断距主要因素包括基本顶厚度、抗拉强度以及承载载荷；大柳塔52505工作面、上湾12401工作面模拟开采平均破断距分别为20和30.4 m;不同破断距下覆岩裂隙网络的分形维数随煤层工作面推进呈现阶梯形增长态势，分形维数可较好地表征覆岩裂隙分布。两工作面最高离层裂隙发育高度与分形维数变化趋势均近似呈非线性正相关；不同破断距对覆岩整体裂隙发育扩展趋势影响显著，工作面回采前期大柳塔52505工作面分形维数相对较低，回采中后期则相反，破断距小，覆岩整体裂隙发育程度相对较高；两工作面覆岩沉降曲线呈“凸”型，近似以采空区中部对称。