【技术实现步骤摘要】
有限差分法与相似实验预测再生顶板漏风裂隙发育的方法
本专利技术涉及一种预测再生顶板漏风裂隙发育的方法，具体是一种有限差分法与相似实验预测再生顶板漏风裂隙发育的方法。
技术介绍
再生顶板是一种在地层压力作用下，将上分层垮落岩层压实并经过自然胶结或人工处理而形成的下分层开采顶板。通过此种方式形成的顶板能够降低开采费用、缩短施工周期，但其相比于其他类型顶板存在一些明显差异，一方面再生顶板松散破碎、强度较低，容易形成漏风裂隙，另一方面再生顶板的上覆遗煤含量丰富，将会通过形成的漏风裂隙通道导致遗煤氧化自燃，甚至引起瓦斯爆炸。因此，研究再生顶板漏风裂隙发育过程与裂隙发育程度是当前亟需解决的问题。当前再生顶板裂隙发育研究的相似物理模型较少，但国内外针外对岩层裂隙发育研究却很深入，主要有两种：其一是运用软件进行模拟试验，如申请号为201811055893.4的专利技术专利中公开了一种煤层裂隙场定量化的描述方法，通过砌体梁理论定量计算断裂块间的裂隙面积，并依据建立的顶板裂隙场坐标系，拟合孔隙率空间分布函数，以此求出多孔介质的渗透率和孔...
【技术保护点】
1.一种有限差分法与相似实验预测再生顶板漏风裂隙发育的方法，其特征在于，具体步骤为：/nA、先对所需预测的再生顶板及巷道进行多个物理参数的测量及计算，多个物理参数具体为：再生顶板胶结再生带平均厚度、体积模量、剪切模量、内摩擦角、内聚力、抗拉强度、巷道掘进面尺寸、支撑煤柱尺寸；/nB、利用FLAC 3D模拟软件结合上述物理参数建立巷道掘进面模型，巷道掘进面模型中的巷道一侧支撑结构为支撑煤柱、另一侧支撑结构为实体煤；然后对巷道掘进面模型进行网格划分；/nC、根据已知的关键层与关键块理论，采用FLAC 3D模拟软件计算出当前巷道掘进面模型的再生顶板关键层位置、关键块位置、再生顶板...
【技术特征摘要】
1.一种有限差分法与相似实验预测再生顶板漏风裂隙发育的方法，其特征在于，具体步骤为：
A、先对所需预测的再生顶板及巷道进行多个物理参数的测量及计算，多个物理参数具体为：再生顶板胶结再生带平均厚度、体积模量、剪切模量、内摩擦角、内聚力、抗拉强度、巷道掘进面尺寸、支撑煤柱尺寸；
B、利用FLAC3D模拟软件结合上述物理参数建立巷道掘进面模型，巷道掘进面模型中的巷道一侧支撑结构为支撑煤柱、另一侧支撑结构为实体煤；然后对巷道掘进面模型进行网格划分；
C、根据已知的关键层与关键块理论，采用FLAC3D模拟软件计算出当前巷道掘进面模型的再生顶板关键层位置、关键块位置、再生顶板横向裂隙及纵向裂隙发育情况；然后调整巷道掘进面模型中实体煤宽度，再次计算出当前宽度下再生顶板关键层位置、关键块位置与再生顶板裂隙发育过程；如此调整多次，从而得出不同实体煤宽度下分别对应的再生顶板关键层位置、关键块位置、再生顶板横向裂隙及纵向裂隙发育情况；
D、根据步骤C中不同实体煤宽度下分别对应的再生顶板横向裂隙及纵向裂隙发育情况，从而确定实体煤宽度分别对应再生顶板横向裂隙发育深度与纵向裂隙发育深度的函数关系，具体为：
式中，Lx为再生顶板横向裂隙发育深度；b为实体煤宽度；Lz为再生顶板纵向裂隙发育深度；f为再生顶板横向裂隙发育深度与实体煤宽度对应的函数关系；为再生顶板初始横向裂隙深度；g为再生顶板纵向裂隙发育深度与实体煤宽度对应的函数关系；为再生顶板初始纵向裂隙深度；
E、通过步骤C中软件模拟结果，对再生顶板关键块进行受力分析，确定关键块所受静荷载q，同时根据步骤C的模拟结果，得出不同实体煤宽度对再生顶板关键块位置偏移、形状以及尺寸的影响，进而得出实体煤宽度对应再生顶板关键块中心点的偏移函数：
式中，为再生顶板关键块位置偏移；(A,B,C)为实体煤宽度与支撑煤柱宽度相等时，关键块中心点的坐标；(X,Y,Z)为关键块中心点偏移函数；
F、根据力学相似性...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁义，陈健，晏志宏，王平，李贺，谷旺鑫，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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