考虑原生裂隙的导水裂隙带数值模拟及其在煤矿开采中的应用

"考虑覆岩原生裂隙的导水裂隙带模拟-论文" 这篇论文主要探讨了在煤矿开采过程中，如何更精确地预测和模拟导水裂隙带的发育情况，尤其是考虑到覆岩中存在的原生裂隙。导水裂隙带是矿井水害防治的关键因素，其高度的确定对于煤矿的安全开采和环境保护至关重要。传统的数值模拟方法基于塑性区判断，但这种方法无法充分反映覆岩破坏的真实机制。 论文中，研究人员采用了断裂力学的方法，将裂纹尖端的应力强度因子断裂判据与摩尔-库伦屈服准则相结合，发展了一种新的岩石断裂准则，特别适用于有原生裂隙的岩石。原生裂隙是指在地质历史中形成的天然裂隙，它们对地下水的运移和导水裂隙带的形成有显著影响。 为了模拟这些原生裂隙的分布，研究者运用了自仿射分形模型。这是一种数学工具，可以有效地描述自然界中复杂且无序的结构，如岩石中的裂隙网络。通过有限元分析软件COMSOL Multiphysics，将分形模型与岩石断裂准则整合，用于导水裂隙带发育的数值模拟。 具体应用到淮北煤田青东煤矿的839工作面，模拟结果显示，当考虑原生裂隙时，导水裂隙带的高度可达到92.5米。这一结果比传统数值模拟和经验公式法更为接近实际测量值，表明考虑原生裂隙的模拟方法能更准确地揭示导水裂隙带的发育规律。 该研究的创新之处在于引入了自仿射分形模型来模拟岩体内的复杂裂隙系统，以及提出的考虑原生裂隙的岩石断裂准则。这些方法不仅提升了预测的准确性，也为煤矿水害防治提供了更科学的依据，有助于制定更有效的开采策略，保障煤矿安全和生态环境的可持续性。 引用本文的格式为：李蕊瑞，陈陆望，欧庆华，等.考虑覆岩原生裂隙的导水裂隙带模拟[J].煤田地质与勘探，2020，48(6)：179–185. 该研究得到了国家自然科学基金的支持，进一步证明了其在科研领域的价值和实用性。