考慮垮落巖體應變硬化特性的采場覆巖破壞特征研究

張廣超，陶廣哲，曹志國，趙勇強，徐祝賀，李 友，左 昊

（1.山東科技大學 能源與礦業工程學院，山東 青島 266590；2.煤炭開采水資源保護與利用國家重點實驗室，北京 102209；3.北京低碳清潔能源研究院，北京 102211）

0 引 言

近年來，隨著我國煤炭開發戰略西移，煤炭大規模開采與水資源保護間的矛盾極為突出。 為此，國家能源投資集團有限責任公司提出煤礦地下水庫技術體系［1－2］，利用煤炭開采形成的采空區巖體空隙儲水，為我國西部煤炭開采與水資源保護利用協調提供重要技術途徑［3－4］。 在地下水庫建設過程中，煤炭開采覆巖破壞形態及發育高度直接決定著地下水庫的儲水庫容能力［5－7］。 因此，研究并揭示煤炭開采后覆巖破壞形態對于地下水庫高效建設具有重要意義。

國內外科技工作者對地下水庫建設中采場覆巖破壞規律進行了大量研究。 如曹志國等［8］提出了采動覆巖導水裂隙的主通道分布模型，并闡明了水體流動力學特性；李全生等［9］分別基于單一煤層開采與煤層群開采條件下的導水斷裂帶高度預計方法，對地下水庫保水技術的適應性進行了評價；鞠金峰等［10］通過對導水裂隙帶內空隙的定量計算，確定了地下水庫極限庫容的計算方法；上述研究多采用理論分析、現場原位觀測和室內實驗的方法對導水斷裂帶發育高度或形態進行分析預測及基于上述探測結果的地下水庫庫容計算。 事實上，采場覆巖破壞規律受諸多因素影響，理論計算方法多基于大量假設，而現場實測方法費時費力且實測結果受客觀因素影響，因此，數值模擬成為分析采場覆巖破壞特征的簡單、有效方法。……