岩土力学 2017, 38(8) 2377-2384 DOI:     ISSN: 1000-7598 CN: 42-1199/O3

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双河煤矿
顶板变形量
顶板裂隙
线密度
分形维
顶板稳定性
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双河煤矿采动巷道顶板裂隙的分形研究
王志刚,郭晓菲
中国矿业大学(北京) 资源与安全工程学院,北京 100083
摘要: 巷道顶板的变形量是评价巷道顶板稳定性的一个重要指标,巷道顶板裂隙的间距分形维是综合反映顶板裂隙发育、分布特征的一个重要参数,尝试建立二者之间的数学关系。利用多基点位移计对双河煤矿采动巷道顶板的变形量进行了监测,利用钻孔电视成像仪对顶板内裂隙的发育和分布状况进行了监测,并且计算出顶板内裂隙间距的分形维。结果表明,顶板0~2 m内裂隙最为发育,在此范围内,裂隙线密度与裂隙间距分形维具有相同的变化趋势,二者具有线性关系;顶板的变形量与相应的裂隙间距分形维具有相同的变化趋势,顶板裂隙的间距分形维增大,相应的围岩变形量增大,二者之间存在线性关系。研究结果表明,顶板裂隙的间距分形维是综合反映巷道顶板稳定性的一个指标,可以作为巷道顶板稳定性的指标,对巷道顶板稳定性进行评价,为支护设计提供可靠依据。
关键词 双河煤矿   顶板变形量   顶板裂隙   线密度   分形维   顶板稳定性  
Study of roof fissures of mining induced roadway in Shuanghe Coal Mine based on fractal theory
WANG Zhi-gang, GUO Xiao-fei
College of Resources and Safety Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China
Abstract: The deformation of roadway roof is considered as an important index for evaluating the stability of roadway roof. In addition, the spacing fractal dimension of the fissures is a significant parameter of comprehensively reflecting the development and distribution characteristics of the fissures in roadway roof. In this study, a mathematical relationship between these two indexes was established. The multiple-point displacement meter was used to monitor the roof deformation of the mining induced roadway in Shuanghe Coal Mine. Meanwhile, the mine bore TV imager was employed to observe the development and distribution characteristics of the fissures in roadway roof. Thus, the spacing fractal dimension of the fissures was calculated. The monitoring results show that the most developed fissures were found in the range of 0~2 m of the roof. In this range, the linear density of fissures followed the same change law with the spacing fractal dimension of the fissures, and a linear relationship was found between them. The same change trend exists both in the roof deformation of the roadway and the associated spacing fractal dimension of fissures. The corresponding roof deformation increased with increasing the spacing fractal dimension of fissures, furthermore they increased linearly. This study indicates that the spacing fractal dimension of fissures in roadway roof is an indicator that can comprehensively reflect the stability of roadway roof. Hence, this study provides a reliable basis for evaluating the stability of roadway roof and designing the supporting.
Keywords: Shuanghe Coal Mine   roof deformation   roof fissures   linear density   fractal dimension   roof stability  
收稿日期 2016-01-08 修回日期  网络版发布日期  
DOI:
基金项目:

国家自然科学基金资助项目(No. 51134018,No. 51234005,No. 51204187)。

通讯作者:
作者简介: 王志刚,男,1989年生,博士研究生,主要从事巷道支护方面的研究工作。
作者Email: wzg126cool@yeah.net

参考文献:
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