断层附近回采工作面采动应力分布规律研究.pdf

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1、总第137期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2011．02．001断层附近回采工作面采动应力分布规律研究郑朋强，李成成，张兆民(1．山东科技大学资源与环境工程学院，山东青岛266510；2．煤炭科学研究总院重庆研究院瓦斯分院，重庆400030)摘要：为了保证断层附近回采工作面的安全生产，必须了解该断层对工作面的采动应力分布规律。通过数值模拟，分析研究断层附近的回采工作面采动应力分布规律。结果表明：断层的存在不仅影响到应力峰值，而且影响到支承压力分布形式和分布范围，使得应力峰值向煤壁转移，应力分布范围减小。关键词：断层；回采工作面；数值

2、模拟；采动应力中图分类号：TD323文献标识码：A文章编号：1005—2798(2011)02—0001—02EffectofFaultsonDistributionofDisturbanceStressinWorkingFaceZHENGPeng-qiang，LICheng-cheng，ZHANGZhao-min(1．CollegeofResourceandEnvironmentalEngineering．，SUST，Qingdao266510，China；2．GasBranchofChongqingCoalResearchInstitute，Chongqi

3、ng400030，China)Abstract：Inordertoensurethesafetyproductioninworkingfaceaffectedbyfaults，itisnecessarytofullyunderstandthedistributionrulesofdisturbancestress．Inthispaper，thedistributionrulesofdisturbancestressareanalysisedbyusingthenumericalsimulation．Theresultsindicatethat，thefault

4、saffectsthestresspeak，whichalsoaffectsthedistributionformandthedistributionrangeofabutmentpressure．Ittransfersthestresspeaktocoalwallandreducesthedistributionrange．Keywords：fault；workingface；numericalsimulation；disturbancestress在煤矿生产过程中，断层的存在会导致初始应断层落差为35m，断层倾角70。。3煤底板上方力场的扰动，局部产生附加

5、应力，在掘进和采动影响100m作为上边界，3煤底板下方30m作为下边界。下断层易于发生“活化”，从而对回采巷道的应力分数值模拟模型，见图1。布规律产生影响-4j。当工作面推进到断裂线附近时，煤层边缘部位承受的压力较大，冲击地压发生的频率较高。为了保证断层附近回采工作面的安全生产，必须了解该断层对工作面的采动应力分布规律。文章通过数值模拟对断层附近的回采工作面采动应力分布规律进行研究，并得出回采工作面留设不同煤柱尺寸时的应力集中系数，对相同地质条件的回采工作面具有一定的借鉴意义。图1数值模拟模型1．2煤岩属性及边界条件1数值模拟本次数值模拟煤岩属性参照七采区73

6、02工作1．1数值模型面综合柱状图及兴隆庄主采煤层煤及岩石物理力学数值模拟采用美国hasca公司开发的UDEC数性质试验报告。围岩物理力学参数，见表1。值模拟软件。本次要模拟的对象是兴隆庄煤矿边界条件：左右边界横向位移为“0”，底部边界竖7302工作面。模型范围：233m(长)x165m(高)，向位移为“0”，模拟采深500m，故上边界施加收稿日期：2010．10-15作者简介：郑朋强(1985一)，男，山东临沂人，在读硕士研究生，研究方向为矿山压力与岩层控制。郑朋强等：断层附近回采工作面采动应力分布规律研究弟20卷第2期1O．75MPa的垂直应力载荷，重力加

7、速度．8m／s。1．3模拟步骤7301采空区侧留20m煤柱时，模拟7302回风巷与肖家庄二号断层之间距离变化时煤柱中的应力变化规律，距肖家庄二号断层85m、75m、65m、40m、30m、20m时煤柱中采动应力变化规律。表1围岩物理力学参数(d)加m煤柱(e)30m煤柱仰B5埘B_。4埘E4埘B∞3埘B∞3埘E∞2埘E∞2埘E∞1埘E∞1埘E如0埘E∞02模拟结果及分析对于不同的煤柱尺寸，通过垂直应力的大小和位置来类推出支承压力的大小和峰值，从而研究采动应力分布规律，模拟结果，见图2、图3、图4和表2。(f)20m煤柱工作面距断层的距离／m图2不同尺寸煤柱的支

8、承压力分布表2煤体垂直应力峰值由图2、