深部煤层底板岩层卸荷引发的变形破裂特征及力学机制

"该研究深入探讨了深部煤层底板岩层在开采过程中底板围岩的动态响应，特别是其变形破裂特征。通过理论分析、数值模拟和现场实测等综合方法，揭示了底板岩层在三维应力场中的空间分布规律和时间变化特性。研究发现，底板岩层在卸压过程中的应力重分布具有选择性，并非全面卸压，某些区域可能存在水平应力集中。最大主应力的集中和方向变化对底板围岩的裂隙演化起到关键作用，导致原始裂纹的启动和扩展。根据最大主偏应力场的差异，将煤层底板划分为四个区域：未受采动影响区、过渡区、最大主偏应力集中区和卸压膨胀区。进一步分析表明，在充分采动前，底板围岩会经历三个阶段，即预先随机微破裂、裂纹稳定扩展和宏观拉伸破坏。这些研究成果为深部采场底板的安全评估和主动调控提供了重要的理论支持。" 这篇研究详细分析了深部煤炭开采时底板岩层的响应情况，特别关注了底板围岩在多因素影响下的裂隙发展和力学行为。研究者采用多种研究手段，包括理论模型、数值模拟技术以及现场实地测量，以全面理解底板岩层的三维应力分布和时间演变规律。他们发现，底板岩层在开采活动下，虽然总体呈现卸压状态，但并非所有方向的应力都会降低，某些区域反而可能出现水平应力的增强。这一现象可能导致局部应力集中，引发底板围岩的结构不稳定，进而促进裂纹的形成和发展。 此外，研究者根据最大主偏应力场的差异，将底板岩层划分为四个区域，这有助于识别和预测可能的危险区域。这四个区域分别是：未受开采影响的区域，过渡区域，最大主偏应力集中的区域以及因卸压而膨胀的区域。通过对比实测数据，研究者确定了在充分开采前，底板围岩从整体连续状态转变为宏观断裂的三个阶段，这些阶段包括超前支承压力导致的随机微破裂，最大主偏应力集中引发的裂纹稳定扩展，以及裂纹间的突发协同效应导致的宏观破坏。 这项工作的重要意义在于，它为深部采场底板的危险性评估和预防控制提供了科学依据，有助于提前识别潜在的地质风险，实现更有效的开采安全管理和灾害防控。对于深部煤炭开采的可持续性和安全性，这样的理论研究是至关重要的。