钻屑法预测冲击地压的数值模拟研究

摘 要：RFPA软件可实现对岩石破坏全过程的应力、应变的连续模拟显示，可对比分析不同位置煤岩的应力、位移特征。本文以耿村煤矿的具体地质条件为原形，通过RFPA数值模拟，研究向煤体打钻屑孔过程中应力和位移等变化规律，以预测冲击地压的危险性。

关键词：数值模拟，钻屑法，冲击地压，应力

中图分类号：TD324 文献标识码：A

1 概述

RFPA软件主要用于模拟脆性介质的破坏过程，并采用均质度描述脆性介质非均质性，符合煤岩的破坏本质。它对岩石破坏全过程的应力、应变的连续模拟显示，可对比分析不同位置煤岩的应力、位移特征。RFPA软件系统可以通过数值模拟获得岩石的变形、破裂过程，同时，采用刚度退化处理，达到用连续介质力学方法处理物理非连续性的问题。

2 数值模拟

2.1数值计算模型

本文采用真实破裂过程分析软件（RFPA2D）进行数值模拟，根据耿村煤矿的水文地质条件建立平面计算模型，如图1所示。其物理力学参数见表1。模型沿水平方向取30m，沿垂直方向取10m。本模拟以向右开挖代替向右打钻屑孔。模擬时，采用先加载后开挖方式，从模型左侧距边界3m处开挖，每步开挖1m，共开挖7步。

模型加载方式：水平方向采用位移约束，位移约束值为零；垂直方向底面固定，顶面受到均布荷载。设定模型上部岩层的平均自重为25kN/m3，煤层的赋存深度为500m，则模型上部受到的恒定载荷σ=λh=25000×500=12.5MPa，并考虑整个模型的自重影响。

2.2 数值计算结果分析

结语

以耿村煤矿的水文地质条件为背景，采用真实破裂过程分析软件（RFPA2D）模拟了打钻屑孔过程中应力和位移变化趋势，模拟结果表明，在距左侧边界6～7米范围内出现应力最大值、位移总量最大值和钻屑量最大值，说明此处为危险区，易发生冲击危险。与现场实际情况较符合。

参考文献

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