基于离散元模拟的巨厚煤层分层开采覆岩裂隙演化分形特征

为了定量评价西部矿区巨厚煤层分层开采过程中弱胶结覆岩采动裂隙网络的发育特征，通过分形几何理论和UDEC离散元数值模拟相结合的方法分析了采动覆岩裂隙的分形演化规律。研究结果表明:西部矿区巨厚煤层在分层开采条件下覆岩发育和扩展具有良好的自相似性，分形维数D在0.461~1.488之间；巨厚煤层在分层开采条件下覆岩裂隙分形演化规律可以划分为快速升维阶段、快速降维阶段、平稳稳维阶段、周期性变维阶段等4个阶段，各阶段分形维数D与开采次数分别满足对数关系、线性关系以及二次函数关系；巨厚煤层在分层开采条件下，分形维数D拟合曲线表现出了高度的相似性，具有一定的周期性，均呈幂函数关系。研究结果可以对西部矿区的安全开采和水资源的保护提供科学依据和技术参考。