摘要： 采用室内试验和数值计算开展了破碎煤岩侧限压缩试验,分析了破碎煤岩压实力学特性及块体尺寸、岩石类型、加载速率对压实力学行为的影响,为卸压综放开采参数选择提供依据。结果表明:破碎煤岩压缩变形曲线包含快速变形、过渡变形和慢速变形3个阶段,堆积体刚度和承载能力呈指数形式升高,空隙率呈负指数形式降低;快速变形阶段堆积体内部结构重组,块体接触模式由低向高维度转变,压缩量由块体平移和旋转组成,占比达40％～60％;过渡变形阶段结构压实,块体二次破碎导致接触模式整体向面接触转变,块体旋转受到抑制,压缩量由块体平移组成,占比降至20％～30％;慢速变形阶段块体闭锁效应充分发挥,块体受力水平升高,压缩量由块体平移和变形组成,占比降至10％～20％。块体尺寸和加载速率升高,堆积体刚度和承载能力呈降低趋势,空隙率降低速度快;岩石强度升高,承载能力和刚度则呈升高趋势,空隙率降低速度慢。基于蒙特-卡洛和UDEC模拟程序提出了一种破碎煤岩模拟方法,实现破碎煤岩侧限压实全过程模拟,采用块体嵌入近似模拟块体破碎现象,捕捉到块体尺寸、岩石类型和加载速率对破碎煤岩压实行为的影响;压实过程中堆积体内部出现呈链式分布的高应力承载区,高应力承载区自上而下的发育特征导致堆积体上部空隙率减小速度快于下部;模拟特厚煤层卸压综放开采过程,得到采空区压实作用下顶煤变形、再承载和二次破碎现象。

关键词: 破碎煤岩, 压缩变形, 承载能力, 空隙率, 模拟方法

中图分类号: 

• TD 315