煤炭工程

作者：彭宝山,刘前进,杨学孟,李质峰

单位：1. 国网能源准东煤电有限公司 准东二矿，新疆 昌吉 6500002. 天地科技股份有限公司 开采设计事业部，北京 100013

关键词：覆岩裂隙,裂隙演化,导水裂隙带,分形维数,特厚煤层,

特厚煤层开采导致上覆岩层采动响应更为剧烈，为精准厘清其覆岩采动裂隙的演化规律，保障工作面安全高效生产及保护地表生态环境，以新疆永宁煤矿2303工作面为工程背景，采用离散元数值模拟方法，直观表征特厚煤层采动影响下覆岩裂隙的发育特征，揭示导水裂隙带与垮落带随工作面推进的演化规律；结合分形几何理论，通过盒形覆盖法实现裂隙发育程度的精确量化分析。结果显示：该工作面特厚煤层开采后，垮落带发育高度为51.10m，导水裂隙带发育高度为148.11m，垮采比为5.77、裂采比为16.63；随工作面推进，裂隙带高度呈现“发育—增长—稳定”三个阶段的特征,垮落带高度则伴随基本顶与亚关键层的破断历经两次“骤增—缓降”的循环。采动覆岩裂隙发育具有显著的分形特征，整体分形维数随工作面推进呈“两端大、中间小”的马鞍形动态变化：采空区两侧（主裂隙区）的平均分形维数分别为1.001和0.978，是采空区的主要导水通道；距底板150m处的离层发育区分形维数为0.904，易形成地下水富集空间。通过拟合分形维数演化曲线，推算出推进距离达71.18m时分形维数达到峰值，此节点与顶板大面积垮落阶段精确对应。

来源：2025年第12期

《煤炭工程》期刊编辑部

查看煤炭工程杂志2025年第12期