巨厚煤层分层开采覆岩裂隙演化分形特征研究

"基于离散元模拟的巨厚煤层分层开采覆岩裂隙演化分形特征" 本文探讨的主题是利用离散元模拟技术来研究巨厚煤层分层开采过程中覆岩裂隙的分形演化特性。离散元方法（Discrete Element Method, UDEC）是一种强大的数值模拟工具，常用于模拟地质体中的破裂和变形，特别是在采矿工程领域。作者通过这种技术深入分析了西部矿区巨厚煤层在分层开采时覆岩裂隙的形成和发展规律。 研究表明，西部矿区的巨厚煤层在分层开采条件下，覆岩裂隙的发育和扩展表现出显著的自相似性，这在分形几何理论中是重要的特征。分形维数（Fractal Dimension, D）作为衡量复杂性和不规则性的参数，其值在0.461至1.488之间变化，这表明裂隙网络的复杂程度随开采过程而动态变化。 论文将覆岩裂隙的分形演化规律分为四个阶段：快速升维阶段、快速降维阶段、平稳稳维阶段和周期性变维阶段。在这些阶段中，分形维数与开采次数的关系分别是对数关系、线性关系和二次函数关系，揭示了裂隙演化随时间的非线性特征。特别地，分形维数的拟合曲线显示出高度的相似性和周期性，暗示了开采活动对裂隙网络影响的可预测性。 这项研究对于理解巨厚煤层开采的地质力学响应具有重要意义，对于预测和控制矿井开采过程中的岩层移动、防止地质灾害以及保护地下水资源提供了理论基础。同时，它也为优化开采策略、提高煤炭开采效率和安全性提供了技术参考。新疆地区的特殊地质条件使得这些研究成果对于当地的煤矿安全生产尤其有价值。 关键词涉及的主要概念包括巨厚煤层的开采技术、覆岩破坏机制、分形维数的应用以及新疆地区特有的地质环境。文章的研究成果不仅对新疆矿区，也可能对其他类似地质条件的矿区具有广泛的指导意义。该研究通过数值模拟手段，为矿产资源的可持续开发和环境保护提供了科学依据。