动压巷道变形及超前支承压力数值模拟分析

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1、第卷第期煤炭科学技术年月动压巷道变形及超前支承压力数值模拟分析郭忠平（中国矿业大学北京校区，北京）摘要：针对济宁三号煤矿工作面煤层地质条件，模拟研究了受动压影响时，上、下平巷变形及超前支承压力分布规律。关键词：动压巷道；变形；支承压力；数值模拟中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，，，）：，：；，；济宁三号煤矿首采面综放工作面采高按空单元处理，老顶的断裂线设置为软单元。，放煤高度，采放比为。工作#"模拟结果分析面支护选用型低位放顶煤支架架，两端头各布置型排头支架通过数值计算所得到的是各节点的应力和位移架，全工作面液压支架支护长度为。工作量，假

2、定工作面推进速度是均匀的，那么每个进度面两平巷均为号工字钢对棚支护，净断面前后的位移量之差即可作为下沉速度，煤层上、下。上、下两平巷超前掘进工作面以上，采边界相应节点的位移量之差即可作为顶底板相对移用十字铰接顶梁配合单体支柱进行支护。近速度。按推进步距的变化分析煤壁前方范围内的支承压力、顶底板移近速度的变化情况。!"计算模型的建立（）煤壁为弹性时。此阶段的煤壁前方支承根据济三煤矿工作面的煤层和顶底板条压力和顶底板移近速度如图所示，由煤壁向其深件建立模拟研究的单一计算模型，采用计算部二者都呈单调下降的趋势，高峰均位于煤壁处。软件及离散元软件进行数值

3、模拟。根据大量的研究结果，老顶周期运动阶段的矿压显现特点与初次运动阶段比较一致，而且剧烈程度一般减弱，故在此重点讨论老顶初次运动阶段超前巷道内的支承压力变化和矿压显现规律。计算模型按平面应变考虑，其几何尺寸为长宽，其中底取，另外中扣除煤层厚度外均属于顶板。模型的左、右及下边图煤壁为弹性时界均为位移固定约束边界，上边界为应力边界，按—支承压力曲线；—顶底板移近速度曲线上覆岩层厚度施加均布载荷。采用四边形单元，网（）煤壁由弹性进入塑性时。煤壁有少量的格划分为，其中水平方向为等间距，垂直塑性变形后，超前支承压力不再是单调递减的，而方向按与煤层距离的近远

4、由密变疏。煤体采出后，第卷第期煤炭科学技术年月是在弹塑性交界处出现一个峰值，顶底板移近速度减小，即出现所谓的“反弹”现象。仍保持为单调下降的趋势，如图所示。（）老顶回转来压阶段。老顶在中部断裂后，其破断机构已经形成，一旦铰接失稳即可导致回转来压。当端部断裂线离煤壁较近时，即具备了回转来压的条件，可以认为老顶已处在来压阶段。此时，超前支承压力和顶底板移近速度如图所示。在断裂线以内，支承压力变的比较平缓，顶底板移近速度成为单调下降趋势，且以煤壁处为最大。在断裂线以外，二者都存在一个峰值，但相差一段距图煤壁有较小塑性区时离，支承压力的峰值仍然位于弹塑性

5、交界处。—支承压力；—顶底板移近速度；!—弹塑性区交界（）煤壁进入塑性后。当煤壁塑性区扩展到一定范围后，超前支承压力和顶底板移近速度都不再是单调曲线，二者都出现了峰值，但并不在同一位置，后者离煤壁近，而且为局部极大值；前者仍处在弹塑性区的交界处，如图所示。图老顶回转来压阶段—支承压力；—顶底板移近速度；!—弹塑性区交界；"—老顶断裂线!"结""语在老顶的整个运动过程中，超前支承压力和顶图煤壁塑性区较大时底板移近速度的变化是不一致的，现场矿压观测中—支承压力；—顶底板移近速度；!—弹塑性区交界所得到的最大移近速度点的范围并不能代表煤壁塑性区宽度，而

6、在塑性区以内。超前支承压力的峰值（）老顶在煤壁前方断裂后。当老顶达到极始终位于弹塑性交界处，而顶底板移近速度的峰值限跨度在煤壁前方产生断裂线以后，明显地分成内则要滞后一段距离。老顶在端部断裂后，支承压力外两个应力场，顶底板移近速度也分成个区，在分成内外个应力场，且在断裂线位置，顶板移近断裂线以内同断裂前相近，但其局部峰值与内应力速度有“反弹”现象。场的峰值在同一位置，在断裂线以外，二者的峰值仍有一定距离，如图所示。可见，不论是超前支参考文献：承压力，还是顶底板移近速度，在断裂线处都有所［］宋振骐实用矿山压力控制［］徐州：中国矿业大学出版社，［］谭

7、云亮，刘传孝巷道围岩稳定性预测与控制［］徐州：中国矿业大学出版社，［］戴进，张可斌，王泽进，等巷道围岩有限变形分析［］矿山压力与顶板管理，（增刊）作者简介：郭忠平（），男，山东临朐人，工学硕士，教授，现在中国矿业大学北京校区攻读博士学位。图老顶端部断裂后—支承压力；—顶底板移近速度；!—弹塑性区交界；"—老顶断裂线收稿日期：；责任编辑：曾康生动压巷道变形及超前支承压力数值模拟分析作者：郭忠平作者单位：中国矿业大学,北京校区,北京,100083刊名：煤炭科学技术英文刊名：COALSCIENCEANDTECHNOLOGY年，卷(期)：2002,30(

8、7)被引用次数：4次参考文献(3条)1.戴进;张可斌;王泽进巷道围岩有限变形分析1997(zk)2.谭云亮;刘传孝巷道围岩稳定性预测与控