采矿动载下的底板岩层裂隙演化：相似模拟研究

"采动动载作用下底板岩层裂隙演化规律的相似模拟研究" 在采矿工程中，底板岩层裂隙的演化规律是一个关键的地质问题，尤其在采动动载的作用下，底板的稳定性直接影响着矿井的安全。本研究针对在工作面推过底板后，底板裂隙破坏深度出现滞后加深的现象，通过现场探测和相似模拟实验，深入探讨了这一现象的原因和规律。 首先，研究发现当采空区底板首次受到顶板垮落的冲击时，底板岩层的采动裂隙会出现滞后破坏加深的情况。这一现象在后续的2~3次顶板周期性垮落中仍然存在，但加深的程度逐渐减弱。这意味着底板的裂隙扩展并非一次性完成，而是随着多次的动载冲击逐步发展。 其次，通过对底板岩层位移和垂直应力的监测，可以明确底板岩层经历了四个阶段：采前应力集中、采后膨胀泄压、采动动载冲击以及采空区矸石充填平衡。底板裂隙的形成和扩展主要发生在第二阶段向第三阶段转变的过程中，而第四阶段的矸石充填实际上对裂隙扩展起到了抑制作用。底板破坏最严重的位置通常出现在工作面推过监测点后的1~2个周期内，直到采空区底板被矸石充分压实。这一时间段与采空区滞后突水灾害的发生时间相吻合，揭示了滞后破坏与矿井水害之间的关联。 此外，研究还指出软弱底板岩层相较于坚硬底板岩层更容易受到采动的影响。虽然其位移和垂直应力变化幅度较大，但在裂隙发育深度和滞后破坏程度上却相对较弱。这提示我们在开采设计时，应对软弱底板岩层给予更多的关注，采取适当的加固措施以防止底板破坏。 这项研究通过相似模拟技术揭示了采动动载对底板岩层裂隙演化的影响机制，为预防矿井灾害提供了理论依据和实践指导。未来的研究可能需要进一步探讨不同地质条件、采矿方法以及支护技术对底板破坏的影响，以优化采矿作业的安全性和效率。