基于FDM-DEM耦合数值计算的层理性质对顶板稳定性的影响研究
张永涛1
冯美华2
郝电伟1
汪海平1
赵森1
史庆稳3
王家阳3
王翔宇3
1.陕西彬长大佛寺矿业有限公司,陕西 咸阳 7135082.中煤科工开采研究院有限公司,北京 1013003.华北科技学院 矿山安全学院,河北 三河 065201
摘要：为探明层理性质对巷道顶板稳定性的影响,创建了一个耦合了有限差分法(FDM)和离散元法(DEM)的 3D数值模型.模型中,巷道两帮、底板和远场围岩由FLAC3D创建的连续介质区域进行模拟,巷道层状顶板岩层基质则由PFC3D中的黏结颗粒流(BPM)创建,层理则通过添加具有特定刚度和强度的平行弱面实现.研究中通过改变弱面的强度模拟层理性质不同时层状顶板在掘进卸荷作用下的破裂特征.研究结果表明:完整顶板中的裂隙分布呈穹顶状,而层状顶板的裂隙则沿弱面分布,层状顶板的破坏从临空层开始并往内部扩展;层理强度的增加会改变顶板中的应力场分布,进而影响顶板中的裂隙发育进程.PFC3D/FLAC3D的耦合策略能有效再现煤矿中的层状顶板在巷道开挖卸荷作用下的裂隙发育过程.
关键词：掘进巷道层理性质顶板稳定性开挖卸荷数值计算弱面强度
分类号：TD327.2(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52174186)国家自然科学基金(52174118)中央高校基本科研业务费资助项目(3142023009)
论文发表日期：2026-01-20
在线出版日期：2026-02-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 125-136 )
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