采空区破碎煤岩样压实再次破碎特征的数值模拟研究

• 作者: 屠世浩 张村 张通 赵毅鑫
• 来源期刊: 岩土工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 垮落带 破碎煤岩样 压实特征 破碎率 离散元模拟
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 696-704
• 页数: 9页
• 分类号: TD823
• 字数: 5020字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11779/CJGE202004012

摘要

采空区垮落带破碎煤岩体压实过程中不断出现岩体的再次破碎与孔隙结构调整,进而影响垮落带压实应力及孔隙特征.采用离散元数值模拟研究了垮落带破碎煤岩样在压实过程中的应力、孔隙结构及破碎演化特征,分析了煤岩组合比例及组合结构对煤岩组合颗粒破碎压实特征的影响.模拟结果表明:破碎煤岩样在压实过程中的应力应变曲线以最大垂直应变(εm)为界分为两段,第一段的压实应力随着应变的增加呈指数式增加,在应变超过εm后,应力呈线性增加,直线段斜率与煤岩组合试件中岩样的比例呈正比,但破碎煤岩样的岩样比例对εm影响较小.破碎煤岩样破碎率随着应变的增加呈S型上升,在应变大于εm后,煤岩样基本不再发生破碎.在相同煤岩比例下,煤岩组合结构对破碎煤岩样的破碎率影响较大.在破碎煤岩样加载过程中,破碎煤样优先于岩样破碎,进而对其周边破碎岩样产生卸压充填作用,大幅度降低了岩样的破碎率.最后,给出了破碎煤岩样破碎率-应变拟合模型,提出了破碎率增长最大速度应变值,定量分析了煤岩比例对破碎率的影响.