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主办单位：煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
Table11
破坏计算时步效率分析表
| 试件编号 | 原生裂隙模型/步 | 主控裂隙模型/步 | 计算效率/% |
| 试件1 | 79 | 71 | 10.13 |
| 试件2 | 95 | 78 | 17.90 |
| 试件3 | 96 | 93 | 3.13 |
| 试件4 | 105 | 78 | 25.71 |
| 试件5 | 100 | 73 | 27.00 |
| 试件6 | 55 | 53 | 3.64 |
| 平均值 | 43 | 38 | 14.59 |
Table10
误差分析表
| 试件编号 | 单轴抗压强度/% | 弹性模量/% |
| 试件1 | 21.19 | 14.29 |
| 试件2 | 8.77 | 18.18 |
| 试件3 | 19.41 | 16.54 |
| 试件4 | 20.55 | 20.63 |
| 试件5 | 1.46 | 10.56 |
| 试件6 | 9.06 | 1.35 |
| 平均误差 | 13.41 | 13.59 |
Table9
模型在破坏步的破裂演化过程
| 破坏步数 | 第1步 | 第16步 | 第32步 | 第44步 |
| 最 大 主 应 力 |
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| 轴 向 位 移 |
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| 声 发 射 |
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| 注：蓝色代表单元发生拉伸破坏，红色代表单元发生压剪破坏 | ||||
Table8
主控裂隙组下节理模拟值与实测值对比结果
| 几何参数 | 迹长a/mm | 迹长b/mm | 倾角/（°） | 倾向/（°） | 体密度/（条·mm−3） |
| 实测值 | 27.59 | 13.72 | 30.93 | 209.17 | 0.000 046 |
| 模拟值 | 26.07 | 12.53 | 33.68 | 216.62 | 0.000 048 |
| 误差/% | 5.51 | 8.67 | 8.89 | 3.56 | 4.35 |
Table7
节理体密度及其圆盘模拟数量
| 节理组号 | 体密度/（条▪mm−3） | 节理圆盘数量/个 |
| 1#节理组 | 0.000 75 | 188 |
| 2#节理组 | 0.000 34 | 85 |
| 3#节理组 | 0.000 20 | 50 |
| 4#节理组 | 0.000 046 | 12 |
Table6
节理面几何参数概率分布与数值
| 几何参数 | 1#节理组（1，2） | 2#节理组（2，4） | 3#节理组（4，14） | 4#节理组（14，56） | |
| 迹长a/mm | 分布类型 | 对数正态分布 | 对数正态分布 | 正态分布 | 正态分布 |
| 均值 | 1.39 | 2.64 | 6.62 | 27.59 | |
| 标准差 | 0.28 | 0.46 | 2.77 | 12.21 | |
| 迹长b/mm | 分布类型 | 对数正态分布 | 正态分布 | 对数正态分布 | 正态分布 |
| 均值 | 0.8 | 1.45 | 3.98 | 13.72 | |
| 标准差 | 0.27 | 0.46 | 2.35 | 10.2 | |
| 倾角/（°） | 分布类型 | 对数正态分布 | 正态分布 | 正态分布 | 对数正态分布 |
| 均值 | 53.49 | 55.58 | 41.46 | 30.93 | |
| 标准差 | 28.7 | 28.83 | 27.1 | 29.37 | |
| 倾向/（°） | 分布类型 | 对数正态分布 | 正态分布 | 对数正态分布 | 正态分布 |
| 均值 | 152.57 | 141.85 | 129.94 | 209.17 | |
| 标准差 | 94.1 | 95.98 | 82.68 | 94.09 | |
| 体密度/（条·mm−3） | 均值 | 0.000 75 | 0.000 34 | 0.000 20 | 0.000 046 |
| 注：a为长半轴，代表裂隙长度；b为短半轴，代表裂隙宽度 | |||||
Table5
各组模拟破坏形态
| 组数 | 1（1～56 mm） | 2（2～56 mm） | 3（3～56 mm） | 4（5～56 mm） | 5（7～56 mm） | 6（10～56 mm） | 7（14～56 mm） | 8（20～56 mm） |
| 最 大 主 应 力 |
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| 轴 向 位 移 |
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| 声 发 射 |
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Table4
各模拟组三维裂隙图像信息
| 组数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 迹长范围/mm | (1,56] | (2,56] | (3,56] | (5,56] | (7,56] | (10,56] | (14,56] | (20,56] |
| Avizo三维裂隙结构 |  |
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| RFPA三维裂隙模型 |  |
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Table3
各组别内三维裂隙结构
| 组别 | A | B | C | D | E | F | G | H |
| 迹长范围/mm | (1,2] | (2,3] | (3,5] | (5,7] | (7,10] | (10,14] | (14,20] | (20,56] |
| 条数 | 148 | 51 | 28 | 17 | 5 | 5 | 4 | 5 |
| 三 维 裂 隙 结 构 |
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Table2
试件4中煤基质和裂隙的细观力学参数
| 尺度 | 材料类型 | 均质度 | 弹性模量/GPa | 单轴抗压强度/MPa | 泊松比 | 摩擦角/（°） |
| 宏观 | 基质 | 2 | 1.19 | 17.97 | 0.24 | 30 |
| 细观 | 基质 | 2 | 2.60 | 97.80 | 0.24 | 30 |
| 裂隙 | 1 | 0.13 | 4.89 | 0.39 | 30 |
Table1
煤样单轴压缩试验参数
| 试件编号 | 单轴抗压强度/MPa | 弹性模量/GPa | 泊松比 |
| 试件1 | 10.89 | 1.09 | 0.23 |
| 试件2 | 18.26 | 1.41 | 0.30 |
| 试件3 | 18.90 | 1.32 | 0.22 |
| 试件4 | 17.97 | 1.19 | 0.24 |
| 试件5 | 21.37 | 1.57 | 0.25 |
| 试件6 | 5.56 | 0.71 | 0.33 |
| 平均值 | 15.49 | 1.22 | 0.26 |
Table4
钻孔煤体应力变化值
| 钻孔 编号 |
煤体应力 最小值/MPa |
煤体应力 最大值/MPa |
变化幅度/% | 与实际值 差异率/% |
| 1 | 18.58 | 23.84 | 28.31 | 10.04 |
| 2 | 17.15 | 24.51 | 42.91 | 12.04 |
| 3 | 19.18 | 23.58 | 22.94 | 9.17 |
| 4 | 19.31 | 22.23 | 15.12 | 12.37 |
| 5 | 19.81 | 23.31 | 17.67 | 8.27 |
| 6 | 18.41 | 25.53 | 38.67 | 6.23 |
| 7 | 17.23 | 25.89 | 50.26 | 8.25 |
Table3
钻孔信息参数
| 钻孔 编号 |
方位角/(°) | 倾角/(°) | 钻孔类型 | 钻孔深度/m |
| 1 | 51 | 14 | 顺层钻孔 | 13 |
| 2 | 53 | 14 | 13 | |
| 3 | 47 | 13 | 13 | |
| 4 | 47 | 12 | 13 | |
| 5 | 50 | 12 | 13 | |
| 6 | 229 | 11 | 穿层钻孔 | 43 |
| 7 | 223 | 13 | 43 |
Table2
煤岩钻进方案设计
| 钻压/kN | 转速/(r·min−1) | 加载应力/MPa |
| 1.4 | 90 | 1.0 |
| 1.5 | 140 | |
| 1.6 | 190 | |
| 1.4 | 90 | 1.2 |
| 1.5 | 140 | |
| 1.6 | 190 | |
| 1.4 | 90 | 1.4 |
| 1.5 | 140 | |
| 1.6 | 190 |
Table1
钻机相关参数指标
| 主要参数 | 参数指标 |
| 额定压力/MPa | 14 |
| 额定扭矩/(N·m) | 420 |
| 推进行程/mm | 1 100 |
| 岩石坚固性系数f | ≤7 |
| 钻孔直径/mm | 53 |
| 额定转速/(r·min−1) | 190 |
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