煤矿地下水库下压煤层开采中层间岩体裂隙网络的拓扑演化分析

摘要

在地下水库下压煤层开采过程中，层间岩体受到开采扰动影响发生变形破坏，其裂隙的扩展贯通威胁到地下水库的安全。文中以神华大柳塔煤矿大柳塔井2^-2与5^-2煤层工作面为原型，开展物理相似模拟试验，分析下压煤层开采过程中层间岩体的应力与裂隙演化规律。通过将裂隙划分为迹线和段线，分析开采过程中裂隙拓扑几何特征的演化过程。基于裂隙平均连接数绘制裂隙三相图定量评价裂隙连通性。结果表明，随着下压煤层开采工作面的推进，层间岩体经历非线性增压、突降卸压和应力波动3个阶段，层间岩体裂隙在产生后持续张开，达到最大值后转而趋于闭合。随着开采推进，迹线、段线及节点数均呈增大趋势，其中最长迹线通常是水平离层裂隙。在裂隙演化过程中，裂隙网络主要以连通簇的形式向外蔓延，且其空间分布具有延续性。研究成果可为煤矿地下水库下压煤层开采的安全距离计算，以及层间岩体安全性评价提供依据与参考。

关键词

地下水库 / 层间岩体 / 相似模拟 / 裂隙演化 / 拓扑演化