采空区垮落岩体空隙率分布规律及其形成机理研究 论文

基于岩块间应力的传递和演化会改变采空区垮落岩体的密实程度，进而影响垮落岩体空隙的分布，最终影响采空区瓦斯的流动特性。为了解采空区瓦斯运移通道，获得控制瓦斯流动的理论依据，基于离散单元法，采用Hertz-Mindlin接触模型，通过自编程序，分别模拟了直径为0.6、0.8、1.0 m的岩块组成的垮落岩体在不同轴向应变下的压实过程。研究了采空区垮落岩体内应力是如何通过改变岩块间的接触网络来影响垮落岩体空隙率的分布。研究结果表明：垮落岩体内应力通过岩块间的接触网络进行传递，随轴向应变增大，垮落岩体内应力逐渐增大，传递应力的接触网络也越密集。压缩过程中，外部载荷无法从垮落岩体顶部的受力端均匀地传递到下部，使垮落岩体上部岩块受力大于下部，且随轴向应变增大，岩块间接触力较大的区域自垮落岩体上部向下不断扩展。由于垮落岩体下部岩块受外力扰动小，使垮落岩体下部岩块间的接触网络较疏松，配位数较小。垮落岩体自下向上空隙率先急剧降低，随后缓慢下降。在自然堆积状况下，垮落岩体因自重所产生的应力较小，不同层位岩块的配位数相差较小，使垮落岩体底部空隙率仅为上部空。