考虑岩体碎胀效应的采场覆岩运动与冒落分析

"该文是关于岩土力学领域的一个研究，重点关注考虑岩体碎胀效应的采场覆岩冒落规律。通过应用改进的岩石破裂过程分析系统(RFPA2D)进行数值模拟，作者李连崇、唐春安和梁正召分析了煤层开采时上覆岩层的离层、弯曲、开裂直至冒落的全过程。研究揭示了3带现象（冒落带、裂隙带、下沉带）的形成和裂隙拱的发展，并指出碎胀效应对于覆岩运动模式的影响，包括周期性运动和地表下沉的实际情况。关键词涉及覆岩、损伤、碎胀系数和数值模拟。" 本文主要探讨了在煤矿开采过程中，如何考虑岩体的碎胀效应来理解并预测采场覆岩的冒落规律。岩体碎胀效应是指岩石在破裂或破碎后体积增大的现象，这在实际采矿中对覆岩运动和稳定性有显著影响。研究人员使用RFPA2D软件进行了数值模拟，这是一个用于岩石力学分析的高级工具，可以模拟复杂的岩石破裂过程。 在模拟过程中，发现上覆岩层在开采活动的影响下会经历离层、弯曲、开裂等阶段，最终导致冒落。这个过程中，冒落带、裂隙带和下沉带的形成是一个动态的过程，它们分别代表了不同程度的岩体破坏和变形区域。此外，还观察到一个关键现象，即裂隙拱的形成和发展。裂隙拱在一定程度上支撑着上覆岩层，其顶部在达到一定高度后，会在工作面的推进方向继续扩展，但不再向垂直方向延伸，形成一个近似的水平线。 研究进一步表明，岩体碎胀效应与拉伸、剪切破坏共同作用，决定了覆岩的运动模式。随着工作面的推进，覆岩表现出周期性的运动特征。这种周期性可能是由于矿井开采导致的应力重分布和岩体结构的不断变化。 最后，数值模拟的结果更准确地反映了现场的实际地表下沉范围和下沉量，这对于预测和控制采矿活动引发的环境影响具有重要意义。通过引入碎胀系数，模型能够更好地捕捉到岩体破坏后的体积膨胀行为，从而提高预测的准确性和可靠性。 考虑岩体碎胀效应对于理解采场覆岩的动态响应和冒落规律至关重要。这项研究不仅加深了对矿井开采过程中岩体破坏机理的理解，也为矿山安全设计和灾害防治提供了理论支持。