采空区覆岩裂隙演化及分形特征：数值模拟与灾害预测

"采空区覆岩采动裂隙演化过程及其分形特征研究 (2013年)" 本文是一篇自然科学领域的学术论文，主要探讨了采空区覆岩在采动过程中裂隙形成的演化规律以及这些裂隙的分形特征。研究采用数值模拟方法，结合煤岩微观破裂力学特性和非线性分形几何理论，深入分析了覆岩在受到采动影响时的动态变化。 首先，研究表明，在采动作用下，覆岩的稳定性逐渐恶化，其内部的微小损伤不断累积，最终导致覆岩结构的破坏。这个过程伴随着采动裂隙的产生和发展，这些裂隙在时间和空间上的分布具有一定的规律性。 其次，通过声发射技术，研究发现采动裂隙的演化过程中表现出自相似的分形特性。在加载初期，声发射的分维值有小幅度上升，随后迅速下降，特别是在破坏前达到最低点。这一现象可以作为评估覆岩破坏程度的重要指标，有助于提前预测覆岩的稳定性趋势，为防灾减灾提供科学依据。 论文中还提到，以往的研究如Yavuz H等人关注了破裂带的特征，刘天泉等提出了“横三区”与“竖三带”的概念，钱鸣高等人的关键层理论，袁亮的首采卸压层观点，以及李树刚等关于覆岩裂隙椭抛带分布的理论。黄炳香则研究了裂隙场的贯通度和发育高度，张永波等进行了裂隙分布的分形规律实验研究。 该研究不仅深化了对覆岩采动裂隙演化机理的理解，而且为矿井安全提供了理论支持，能够指导实际操作中对覆岩稳定性的发展趋势进行预测和预报，从而有效预防和控制矿井灾害。论文的贡献在于将数值模拟和分形理论相结合，为理解复杂的矿井地质现象提供了新的研究方法和理论工具。