深部采场支承压力分布规律的数值模拟

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1、第３５卷第１期世界科技研究与发展Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１２０１３年２月２１－２３页ＷＯＲＬＤＳＣＩＴＥＣＨＲ＆ＤＦｅｂ．２０１３ｐｐ．２１－２３深部采场支承压力分布规律的数值模拟初旭东邰英楼唐治唐巨鹏（辽宁工程技术大学力学与工程学院，阜新１２３０００）摘要：采用岩土工程有限差分法分析软件ＦＬＡＣ３Ｄ对深部支承压力分布规律进行模拟。通过对比分析模拟结果得知，深部煤层的支承压力分布规律与煤层采高和工作面长度有关，开采煤层越厚，支承压力峰值点在工作面前方距离越大，而支承压力集中系数越小；推进工作面长度越长，支承压力集中系数、峰值点在工作面前方距离越大。这些

2、规律对巷道支护形成的确定、防治煤岩动力灾害等有一定的指导意义。关键词：支承压力；数值模拟；工作面长度；煤层埋深；煤层厚度；深部采场中图分类号：ＴＵ８２３．８６文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－６０５５．２０１３．０１．００６ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＬａｗｏｆＳｕｐｐｏｒｔｉｎｇＰｒｅｓｓｕｒｅｏｆＤｅｅｐＣｏａｌＳｅａｍｓＣＨＵＸｕｄｏｎｇＴＡＩＹｉｎｇｌｏｕＴＡＮＧＺｈｉＴＡＮＧＪｕｐｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈ

3、ｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ１２３０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＵｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄＡｎａｌｙｓｉｓＳｏｆｔｗａｒｅＦＬＡＣ３Ｄ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｄｅｅｐｃｏａｌｓｅａｍｓｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｉｔｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｄｅｅｐｃｏａｌｓｅａｍｓｉｓｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆｓｅａｍａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏ

4、ｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ．Ｔｈｅｃｏａｌｓｅａｍｉｓｔｈｉｃｋｅｒ，ｗｉｔｈｗｉｄｅｒｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｃｏｒｅｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｈｅａｃｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｉｓｓｍａｌｌｅｒ．Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｉｓｌｏｎｇｅｒ，ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｈｅｐｅａｋｐｏｉｎｔｓｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｆｏｒｅｔｈｅａｃｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｉｓｗｉｄｅｒ．Ｔｈｅｓｅｌａ

5、ｗｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｏｆｆｅｒｓｏｍｅｇｕｉｄｅｌｉｎｅｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｍｆｏｒｒｏａｄｗａｙｓａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｄｉｓａｓｔｅｒｏｆｔｈｅｃｏａｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ；ｄｅｐｔｈｏｆｂｕｒｉａｌｏｆｃｏａｌｓｅａｍ；ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏａｌ；ｔｈｅｓｔｏｐｅｏｆｔｈｅｄｅｅｐｅｒｐａｒｔ体系何时平衡或破坏。能在动态计算中进行量化监控，

6、从而１引言可以通过图形直观的进行各种分析。命令驱动模式可以实采场支承压力是被采煤岩体所承受的载荷转移到采掘现多次参数修改、命令调式，有效经济。另外，软件选用显式空间周围煤岩体上而形成的压力。随工作面不断推进，采掘差分法求解微分方程，只需求解小变形本构关系然后叠加得空间不断增大，支承压力大小及位置不断发生变化。支承压到大变形，很好地避免了大变形本构关系的推导。力的这种变化能引起工作面煤壁片塌、冒顶、底鼓、支架破２．２模型建立及参数选取坏，影响采煤正常进行，有时甚至引起冲击地压、煤与瓦斯突为得出深部与浅部采场支承压力分布规律的异同，建立［１５］了两种浅部计算

7、模型和两种深部计算模型，浅部煤层埋深分出等煤岩动力灾害。深部开采是煤炭行业发展的必然趋势，深部煤岩体组成结构特征、变形破坏特征均与浅部明显别为４００ｍ和７００，深部煤层埋深分别为１１００ｍ和１４００ｍ。［６］每种计算模型对三种类型的煤层模拟开采，即中厚煤层２ｍ、不同，更易诱发煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害，掌握深部支承压力分布规律，对巷道支护形式的合理确定及预测厚煤层４和６ｍ、特厚煤层８ｍ。每种计算模型对长度为８０、预报煤岩动力灾害有重要的指导作用。目前主要有对巷道１５０、２４０、３００ｍ的工作面进行模拟开采３００ｍ（一次推进）。变形量的观测、对现场弹性

8、简化计算、实验室相似模拟实验模拟均采用６面体单元。工作面推进前１５