含夹矸综放采场支承压力分布数值模拟.pdfVIP

2013年第4期 煤 炭 科 技 No．4 2013 C0AL SCIENCE TECHN0L0GY MAGAZINE 7I 文毒编号 ：1008—3731(2013)04—0071—03 含 夹 矸 综 放 采 场 支 承 压 力 分 布 数 值 模 拟 荀 静，王俊玮 (安徽省煤田地质局 第三勘探队，安徽 宿州 234~0) 摘 要：为了进一步认清含夹矸综放工作面矿压规律及采场支承压力的动态分布特征，结合某 矿具体条件，采用FLAC 数值模拟软件，模拟分析了含夹矸厚煤层综放开采过程中采场支承压 力的动态变化特征和分布规律。结果表明：工作面开采过程中有明显的初次来压和周期来压； 且当综放面未充分采动时，超前支承压力随着工作面的推进而逐渐增大，最大值约为26MPa，应 力集中系数约为1．97，超前影响范围为40m；在工作面可形成完整的压力拱。 关键词：综放开采；数值模拟 ；FLAC如 中图分类号 ：TD35 文献标志码 ：B 目前研究采场支承压力的方法和手段主要有 根据对现场实际取样进行实验室测试的结果， 物理模拟、现场实测和数值模拟。采用物理模拟和 本次数值模拟煤岩体力学性质参数如表 1所列。围 现场实测这两种方法研究采场支承压力，既有一定 岩本构关系采用Mohr—Coulomb模型。 的可靠性，也有一定的局限性。结合某矿具体条件， 表 1 煤岩体力学性能参数 采用FLAC模拟研究含有夹矸的采场支承压力的 分布规律。 体积模量 剪 抗 度 黏结力 名称 (kg·m ) ／MPa ／MPa ／Pa ／MPa 1 工程概况 某矿某工作面位于+520In水平 ，工作面内煤层 厚度为6—9m，平均7．8m，以暗煤为主，煤质呈块 状或粉末状 ，煤层倾角为12～22。，平均 l5o，采深为 530m，工作面长度为 175m。受地壳运动等因素的 影响，煤层上部形成一层硬度较大的夹矸，且赋存稳 定性较差 。 该工作面回采水文地质条件简单，主要充水因 素为203采空区积水，最大涌水量为15m／h。 2．2 计算参数 2 数值模拟 所建模型底面约束三方向的自由度，前后、左右 4个面只约束其法向位移，顶面无约束。根据现场 2．1 数值模型 实际情况，本次模拟所建模型高度为200m，而现场 以某矿某工作面为研究对象 ，煤层距地表530 工作面埋深 530m，所以10MPa载荷计算施加在 m。利用FLAC 建立的数值模型如图1所示 ，水平 顶面。 方 向为 轴，l，轴沿巷道方 向，z轴为重力方 向。整 个模型的尺寸为400m×500m×200m。 3 数值模拟结果分析 3．1 工作面采场支承压力分析 所研究工作面在其推进过程中，采场支承压力 的分布情况如图2所示。开挖到40m时，工作面上、 图1 数值模型 中、下三部分的超前支承压力