首页 理论教育 岩体采动裂隙熵演化特征及突水决策模型研究

岩体采动裂隙熵演化特征及突水决策模型研究

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据采动覆岩裂隙在各个方向上的分布情况,计算覆岩的裂隙熵,对比图4-20和图4-21,采动覆岩裂隙熵的演化随着开采距离的增加先增大而后减小,然后再增大,而裂隙熵的变化表明了采动覆岩裂隙系统状态,裂隙熵的增加表明裂隙系统由有序向无序发展的过程。图4-22采动覆岩裂隙熵随裂隙的长度和宽度的变化

岩体采动裂隙熵演化特征及突水决策模型研究

根据采动覆岩裂隙在各个方向上的分布情况,计算覆岩的裂隙熵,对比图4-20和图4-21,采动覆岩裂隙熵的演化随着开采距离的增加先增大而后减小,然后再增大,而裂隙熵的变化表明了采动覆岩裂隙系统状态,裂隙熵的增加表明裂隙系统由有序向无序发展的过程。采动覆岩裂隙熵的演化可分为如下3个阶段:

图4-20 采动覆岩裂隙熵随采动距离的变化

第一阶段:裂隙熵增加阶段,在切眼后到180m处,由于开采前期主要是直接顶的初步垮落、二次垮落,老顶的初次垮落等,以及覆岩断裂的关系,导致覆岩裂隙的方向分布趋于混乱,初期主要由于垮落而导致的裂隙方向分布混乱,进而导致裂隙场的无序程度增加。而在裂隙带表现为纵向裂隙发育,垮落带对裂隙场的熵增加有主要贡献,这也是裂隙熵的值比较高的原因,这个阶段裂隙发育方向比较混乱。

第二阶段:裂隙熵下降阶段,由于裂隙的压密、贯通、闭合等导致了裂隙熵的减小,特别是此阶段无论是垮落带还是裂隙带,它们的裂隙发育速度小于裂隙的压密和闭合速度,说明了垮落带和裂隙带的裂隙受到压实作用,其方向趋于一致。裂隙总体表现为趋于同一方向,但是由于采动作用的影响,其减小速率不同。

第三阶段:此阶段主要表现在后期,由于接近停采线,采动造成的覆岩变形、破坏和断裂在接近停采线区域却较混乱,主要是新裂隙的产生和裂隙张开,因此导致了裂隙熵的升高,但是由于工作面后方的裂隙发生闭合、贯通、压密,在方向上的混乱程度降低,导致整体裂隙场的熵增加缓慢。

(www.xing528.com)

图4-21 采动覆岩裂隙熵随覆岩破坏高度的变化

由于煤层的开采,覆岩受到采动的影响,产生变形、移动、破坏等,导致裂隙的产生、张开、贯通和闭合,对比图4-21和图4-22可知,随着采动的进行,覆岩的裂隙总数以及裂隙总长度和裂隙场熵的关系基本一致,由此说明裂隙熵与裂隙的发育状态有必然的联系,开采前期随着裂隙总长度和裂隙数目的增加,裂隙场熵在增加,说明此阶段裂隙场的裂隙方向趋于无序化,裂隙以发育和张开为主。开采中期,随着裂隙总长度和裂隙数目的增加,裂隙场熵却在减少,说明此时采动覆岩裂隙场的裂隙以压密、闭合为主。开采后期,随着裂隙总长度和裂隙数目的增加,裂隙场熵在缓慢增加。由此开采前、中、后期裂隙的长度、数目以及熵的变化与开采距离的关系基本一致,均是由于裂隙的不同发育状态所决定的,因此裂隙熵是裂隙发育状态的一个明显定量特征值。

图4-22 采动覆岩裂隙熵随裂隙的长度和宽度的变化

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈