基于PFC2D的浅埋深煤层矿压显现规律分析.pdf

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1、第40卷第3期矿业安全与环保Vo1．40No．32013年6月MININGSAFETY＆ENVIRONMENTALPROTECnONJun．2013毕忠伟．基于PFC2D的浅埋深煤层矿压显现规律分析[J]．矿业安全与环保，2013，40(3)：43—46文章编号：1008—4495(2013)03—0043—04基于PFC2D的浅埋深煤层矿压显现规律分析毕忠伟(1．煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院，北京100013；2．煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京100013)摘要：针对杨家村矿的地质条件，利用PFC2D数值计算软件，建立了一个长1

2、30m、高100In，分别为煤、细粒砂岩、粉砂岩、风积沙岩层的模拟模型，对浅埋深厚松散层煤层的矿压显现规律进行了分析。研究发现：回采过程中岩层的结构依次为拱结构一悬臂梁结构；矿压显现规律为拱内岩石自重一拱内岩石自重+风积沙自重(初次来压)一悬臂梁破断角下方的岩石自重(平时的矿压)一整个破坏范围内岩石的自重+破断范围内风积沙自重(周期来压)。关键词：浅埋深；压力拱；风积沙；PFC2D；矿山压力中图分类号：TD32文献标志码：B网络出版时间：2013—05—2011：11网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／50．10

3、62．TD．20130520．1111．016．htmlAnalysisonGroundBehaviorLawofShallowCoalSeamBasedonPFC2DBIZhongwei’(J．MineSafetyTechnologyBranchofChinaCoalResearchInstitute，Beng100013，China；2．StateKeyLaboratoryofCoalMiningandCleanCoalUtilization，Be彬ng100013，China)Abstract：Tocounterthegeologicalcondi

4、tionsofYangjiacunMine，a130m—longandlOOm—highsimulationmodelcomposedofcoal，fine—grainedsandstone，sihstoneandaeoliansandstonewasbuihbyusingPFC2Dnumericalcalculationsoftware，andtheanalysiswasconductedonthegroundbehaviorlawoftheloosecoalseamwithshallowdepth．Itwasfoundinstudythatthest

5、ructureoftherockstrataintheminingprocessisthearchstructure-cantileverstructure；thegroundbehaviorlawistherockweightwithinthearch-therockweightwithinthearch+theweightofaeoliansand(firstweighting)-theweightofrockunderthebrakingangleofthecantileverbeam(theusualgroundpressure)-theweig

6、htofrockinthewholebrokenscope+theweightofaeoliansandinthebreakingscope(theperiodicalweighting)．Keywords：shallowcoalseam；pressurearch；aeoliansand；PFC2D；groundpressure我国西北地区赋存有大量的浅埋煤层，其总储板台阶下沉现象，并伴有涌水和溃沙J。矿压显现量占全国探明储量的1／3，且大部分浅埋煤田地表为剧烈严重影响着煤矿开采的安全性、产量和效益。厚松散风积沙层或黄土层，最典型的是神府东胜煤对于浅埋煤

7、层矿压显现规律研究最早的是前苏田。开采实践表明，浅埋煤层的矿压显现并不像联的M·秦巴列维奇，其根据莫斯科近郊浅埋深条人们想象的那样缓和，长壁开采工作面普遍存在顶件提出了台阶下沉假说。20世纪80年代初，澳大利亚B·霍勃尔瓦依特博士研究认为顶板破断是从煤层到地表产生“瓶塞”状切落，而不是呈桥拱铰收稿日期：2012—10—22；2013—03—21修订接【。基金项目：国家自然科学基金项目(50904036)；国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2012CB724208)国内科研人员近几十年对于浅埋煤层开采理论作者简介：毕忠伟(1976一)，男，博士，

8、副教授，主要从事的研究取得了诸多成果，黄庆享提出了浅埋煤层顶岩石力学与工程方面的