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1、第10卷第6期(总第67期)煤矿开采Vo110No6(SeriesNo67)2005年12月CoalMiningTechnologyDecember2005煤矿采空区在数值模拟中的处理方法刘志河,马其华,曹建军(山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛266510)[摘要]针对一般条件下的采空区,依据直接顶冒落和基本顶沉降的状况,将其划分为3个区域。通过现场观测得出的冒高经验公式和顶板冒落的碎胀值,在数值模拟中,作相应转化,划分出相应的区域,不同的区域采用不同的处理方式,使采空区更加接近现场条件。[关键词]采空区;数值模拟;模拟方法[中图分类号]O241[文献标识码
2、]A[文章编号]10066225(2005)06000402ASimulativeMethodofGobinNumericalSimulationLIUZhihe,MAQihua,CAOJianjun(Resource&EnvironmentalEngineeringCollege,ShandongUniversityofScience&Technology,Qingdao266510,China)Abstract:Basedontheconditionofimmediaterooffallingandmainroofsettlement,directedtowardgen
3、eralcondition,thegobisdividedintothreeareas.Innumericalsimulation,correspondingdivisionisdoneaccordingtoempiricalequationoffallinghighandthevalueofcrackandswelling.Differenteprocessingmodesareadoptedindifferenteareassothatthegobisclosertorealcondition.Keywords:gob;numericalsimulation;simulativeme
4、thod采场围岩的运移变形关系到工作面安全生产、顶板覆岩控制、顶板水防治等方面的问题。但是传统的研究方法在应用上有很大的局限性,而且消耗的时间长、成本高,很难得到理想的分析结果。一些大型岩土数值模拟软件的开发,为采场覆岩问题研究提供了新的研究手段。由于还没有一套较好的专用于采场研究的软件,其他数值模拟软件在煤矿图1采空区区域划分开采,特别是对采空区模拟方面存在很大的不足,使数值模拟在煤矿中的应用受到了很大的限制。区域内基本顶岩梁尚未接触采空区内冒落的在一些有限元、有限差分等数值模拟程序中,岩层,直接顶冒落的岩石松散堆积在采空区内;区如果没有对采空区进行一定的处理,就不可避免地域
5、内基本顶岩梁已经接触到采空区内冒落的岩使直接顶、基本顶及其覆岩在运动和传递力的方式层,是一个从基本接触到逐步压实的过度区域;区上,与现场相比,发生了很大的变化。由此,数值域!内基本顶岩梁基本沉降至最大值,采空区内冒模拟的计算结果就必然产生较大的出入。所以,有落的岩层被压实,其中的应力已趋向于原岩应力。必要采取一定的手段,来弥补数值模拟研究方法上据此,同样将数值模拟模型中的采空区也划分的这些不足。针对这些情况,本文在数值模拟中采为这样3个区域。空区处理方面做了一些有益地探讨。2模型区域划分的原则1采空区区域划分采场上方的岩层冒高有明显的规律性,在一定工作面推进后,随着支架的移动,直接顶开
6、始的采动条件下有确定的数值,不是不可捉摸的。一冒落,然后基本顶岩梁断裂沉降将采空区冒落的岩些现场实测研究了岩层弯曲沉降时的实际沉降值层逐步压实。在推进方向上,根据基本顶岩梁沉降SA,将SA用采高表示,则的程度和采空区中冒落的岩层的压实程度,可以把SA=Ks∀h采空区分为3个区域,如图1所示。式中,h为采高;Ks是这些岩层在未冒落和未发生[收稿日期]2005-07-18[作者简介]刘志河(1980-),男,河北邯郸人,采矿工程专业硕士研究生,从事矿山压力与岩层控制方面的研究。4刘志河等:煤矿采空区在数值模拟中的处理方法2005年第6期剪断情况下,实际沉降值和采高的比例系数,在一覆岩单元变形至
7、05H处时,对应现场采空区基本般岩层条件下其取值范围是035~050。这样由顶沉降至最大值,即25h处。经验公式h-SAmz=KA-1可以得出一般岩层条件下冒高为采高两倍左右的经验公式。式中,mz为冒高;KA为已冒落岩层的碎胀系数,岩层的碎胀系数根据初步现场观测研图2模型中采空区区域的划分究,该值变化于125~135之间。由以上条件,3计算模型推知采空覆岩冒落后的高度变化范围约为2h∀(125~1
