急倾斜煤层工作面矿压显现规律数值模拟研究分析 地质勘探专业VIP免费

急倾斜煤层工作面矿压显现规律数值模拟研究1摘要：本文主要利用数值模拟软件展开研究，目的是建立急倾斜工作面数值模型，在此基础上研究分析在急倾斜煤层开采工作过程中存在的特征。通过数值模拟,可以对比出不同倾角煤层和煤层工作面之间的联系，根据工作面推进长度之间的差异，保证倾斜采面在整体推进过程中,可以分析出相应的采场的应力分布特征和范围。可以发现随着煤层倾角在不断扩大，倾向煤柱内应力也在不断减小，围岩破坏范围形状发生转变。同时在推进距离的增加过程中，工作面采空区面积逐渐扩大，垂直应力分布等值线也存在某种非对称特征。关键词：急倾斜煤层；矿压显现；数值模拟；围岩应力；动态应力拱；采动应力StudyonnumericalSimulationofMinepressurebehaviorinfaceofsteepinclinedCoalseamAbstract:Inthispaper,numericalsimulationsoftwareismainlyusedtocarryouttheresearch.Thepurposeistoestablishthenumericalmodelofsteepinclinedworkingface,andonthisbasis,tostudyandanalyzethecharacteristicsofsteepinclinedcoalseamminingprocess.Throughnumericalsimulation,therelationshipbetweendifferentinclinedseamsandcoalseamworkingfacecanbecompared.Accordingtothedifferenceofadvancinglengthofworkingface,thestressdistributioncharacteristicsandscopeofinclinedminingfacecanbeanalyzedinthewholeadvancingprocess.Itcanbefoundthatwiththeincreaseofcoalseamdip,thestressininclinedcoalpillardecreases,andtheshapeofsurroundingrockfailurerangechanges.Atthesametime,withtheincreaseofadvancingdistance,thegoafareaofworkingfacegraduallyenlarges,andtheisolineofverticalstressdistributionalsohassomeasymmetriccharacteristics.Keywords:Steeplyinclinedcoalseam;rockpressurebehavior;numericalsimulation;surroundingrockstress;dynamicstressarch;miningstress10引言急倾斜煤层主要是指倾角大于45°的煤层，这种煤层的存在和处理对研究人员提出了比较高的要求，要相对其实现高效机械化开采，就必须要加大研究力度。经研究发现，我国的急倾斜煤层的储量较大，急倾斜煤层总储量绝大部分都处于我国的北方。随着我国煤炭高强度的开采，储存条件较好的煤层储量大幅度减少，所以储量可观但开采难度较大的急倾斜煤层渐渐引起了人们的重视，我国目前西部矿区50％以上的矿井开采的便是急倾斜煤层，如主要产煤省（区）贵州、四川、重庆、云南、新疆、甘肃、宁夏等地区[1-9]。我国学者对急倾斜煤层开采工作面的矿山压力显现规律做了大量的研究，得出了急倾斜工作面覆岩运动主要呈现的特征大致为[9-14]：①急倾斜工作面的倾斜方向是不固定的，其采动应力主要呈现非对称性；②当煤层倾角较大时，工作面上部的顶板上的碎石就会滚落下来，逐渐在沿采空区倾斜方向堆积；③急倾斜工作面顶板的强度和压力系数都比较大，而工作面下部的对应数值较小。乔元栋利用UDEC数值模拟软件将主应力轨迹线连接形成应力卸压拱，卸压拱拱高和拱角均随工作面推进呈——增大趋势，其形状随工作面推进由对称拱非对称拱平顶拱转变，卸压拱形态反映出覆岩不同岩层间的应力传递关系，与覆岩的离层位置密切相关[15]；杨帆则认为，急倾斜煤层岩层主要是呈现出“”厂型移动拱结构模式，“”并且建立了厂型移动拱上位岩层下沉的计算公式[16-17]；吴绍倩指出，冒矸的沿底板下滑充填限制了顶板的挠曲变形和下部顶板的运动，并指出上、中、下部岩块运动条件不同是造成沿倾向来压显现不同的主要原因；应用弹性基础墙的相关假说被提出，急倾斜煤层顶板断裂之后，会形成不对称的平衡结构；相关专家建立了相对应的急倾斜煤层开采的结构的力学模型，同时，对于“”跨层拱结构的滑落失稳、结构失稳及其对工作面矿山压力显现的影响都进行了分析[18-21].虽然国内外学者对急倾斜煤层开采过程中顶板破坏规律等问题取得了一定的研究成果，但由于急倾斜煤层的特殊性，还需在前人的理论基础上进一步研究。1采动应力分布的规律本文的急倾斜煤层工作面主要是围绕推进型进行分析，因为急倾斜煤层长壁的...