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《大倾角厚煤层综放采场应力与变形破坏特征三维数值分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、大倾角厚煤层综放采场应力与变形破坏特征的三维数值分析王树仁 王金安 冯锦艳(北京科学大学土木与环境工程学院·北京100083)3D 摘 要 应用FLAC计算程序,分析了某矿大倾角厚煤层在综放开采过程中,采场覆岩与顶煤的运移规律及相应的应力场、破坏场的变化特征,揭示了沿煤层倾向布置的综放支架的受力状态及运动趋势,研究结果得到了现场实践的验证,为大倾角厚煤层的综放开采提供了理论依据,对工程实践有一定指导意义。关键词 大倾角煤层综放 数值模拟 煤岩移动规律+中图分类号 TD31311文献标识码 B文章编号 1004-4051(2004)07-0069-0
2、43-DNUMERICALSIMULATIONONSTRESSANDDEFORMATIONFAILUREOFMECHANIZEDTOP2COALCAVINGINSTEEPSEAMWangShurenWangJinpanFengJinyan(CivilandEnvironmentEngineeringSchool,UniversityofScienceandTechnologyBeijing·Beijing100083,China)3DAbstract:ByusingFLACtechnique,thispaperanalysedtheessential
3、rulesofcoalandrockmovement,andthecharacteristicsofcoaldeformationandfailuremodes,andthethreedimentionalstressintheprocessofmechanizedtop2coalcaving.Thestudyrevealedthemechanicalbehaviorandthemovementtrendofthehydraulicsupportsintop2coalcavingworkingface.Theresultsshowedconclusi
4、oninaccordancewiththefieldsituations,whichisofimportanttheoreticalmeaningtodirectthepracticeinsimilarengineering.Keywords:Mechanizedtop2coalcavinginsteepthickseam,Numericalsimulation,Essentialrulesofcoalandrockmovement1 引言规律进行进一步研究,不仅具有重要的理论价值,近年来,随着综采放顶煤技术的进步与提高,而且对现场实践也具有重要的指
5、导意义。综放应用范围的不断扩大,综采放顶煤已成为我国2 工程概况煤炭系统实现矿井高产高效的主要途径之一。虽然靖远某矿四煤层为矿井的主采煤层,沉积层位国内外学者得对综放过程煤岩移动及顶煤破坏规律较稳定,煤层倾角为29°～35°,煤层厚度816～等问题进行了大量的理论分析与试验研究,取得了2414m,平均厚度16143m。煤岩结构为单一条带一定的成果,但这些研究工作主要是针对缓倾斜近状和层状结构。四煤层的伪顶为黑色、深灰色泥岩〔1〕水平煤层进行的,而对大倾角煤层综放开采进和炭质泥岩,质软、易冒落,厚度为013～112m;行的研究工作却相对较少。目前,该领
6、域的许多研直接顶为深灰色粉砂岩和细砂岩,厚度为7187～〔2〕究工作尚处于探索阶段,施工现场解决新问题4715m;老顶为深灰色、灰色细砂岩和粗砂岩,厚的方法仍主要靠经验类比,缺乏科学理论的指导。度为6137～52163m。四煤层的底板为灰色、灰黑大倾角煤层由于煤、岩石沉积结构的特点,造色粉砂岩,坚硬稳固性好,厚度为2170～13137m。成了其显著的各向异性特征,且倾角越大,各向异井田内四煤层为低硫、低磷、低灰分、发热量较高性越显著。因而,相对于缓倾斜近水平煤层开采,的优质动力用煤,且随着开采深度的增加,煤质将大倾角煤层综放开采有其特殊的矿压显现、地
7、表沉会越来越好。陷与综放工艺特点,因此,对影响因素多、物理过该矿四煤层综放面走向长度为600m,倾斜长程复杂的大倾角综放采场的煤岩应力、变形与破坏度112m,采高214～218m,初选支架类型为四柱、大倾角厚煤层综放采场应力与变形破坏特征的三维数值分析69低位支架,宽度115m,高度117～310m,平均放高为13163m,整个煤层埋深为260～320m。试采煤层倾角约为30°,试采成功后将开采该矿倾角为42°的煤层。3 构建数值模型311 计算模型及边界条件3D〔3〕采用FLAC程序,构建三维计算模型走向长162m,倾斜宽240m,高度205m。共
8、划分为90016个单元,96840个结点,图1是由计算机生成的三维图3 充填材料力学特性模型网络划分图。模型
