不同间距多煤层开采覆岩破坏特征的数值模拟.pdf

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1、Vo1．21，No．7第21卷第7期中国矿业2012年7月CHINAMININGMAGAZINEJu1．2012不同间距多煤层开采覆岩破坏特征的数值模拟沈永炬，黄远(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116)摘要：基于矿区煤层赋存的地层条件，建立地质模型，进行有差分数值模拟，分析不同间距多煤层开采的沉陷特征，同时对比分析多煤层开采覆岩的位移量随间距变化的关系，揭示了不同间距多煤层开采覆岩破坏规律差异，为工程实践提供理论基础。关键词：不同间距；多煤层开采；覆岩破坏；数值模拟中图分类号：TD823文献标识码：A文章编号：1004—4051(2012

2、)07—0073—03Numericalsimulationoftheoverburdenfailurecharacteristicsofdifferentspacing-coalminingSHENYong—ju．HUANGYuan(SchoolofResourcesandEarthScience，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China)Abstract：Basedonthelayerconditionsoftheresearchedminingcoal，theengineering

3、geologicalmodelisgeneratedforfiniteelementnumericalsimulationtOfindOutthesubsidencefeatureofdifferentspacingmulti—seammining，aswellascomparativeanalysistherelationshipofmult~seamminingdisplacementofoverlyingrockwithdistancechange．Thedifferencesinoverburdenfailurelawofdifferentspac

4、ing—coalminingisrevealed，providingatheoreticalbasisforengineeringPractice．Keywords：differentspacing；multi-seammining；overburdenfailure；numericalsimulation煤系地层可分为单一煤层和煤层群等地层。目多，黏土质较少，也可称微粒砂质亚黏土。第三系平前矿业界的研究主要集中在单一煤层开采的矿山压均厚度53．39m，底部为洪积相，为半胶结状砂砾层，力显现及其控制上[1]，对煤层群开采过程中沉陷特砾石成分主要为石灰岩、石

5、英岩；中、上部为洪积相、点及相互影响规律的研究还相对较少，特别是近距湖泊相，主要为砂质黏土、亚黏土及黏土，与下伏地离多煤层开采相互间具有显著影响。随着煤炭企业层呈角度不整合接触。含煤地层二叠系山西组揭露的开采强度逐年增大，矿井平均采深增加，有些煤矿平均厚度为60．80m，其变化为东南、西北部较厚，中的开采是在已采煤层之下再进行开采，或者实行上部较薄。岩性为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中～细粒下两煤层联合开采，形成了多煤层开采问题[3；多砂岩，含煤5～1O层，在矿区北部，3、4号煤合并，称煤层开采上覆岩土层的运移规律、下煤层开采时上为3+4号煤。矿区内以3、4、

6、5号煤层发育最佳。覆岩层的破坏形态等问题有待深入研究。2数值模拟1研究区地层条件特征2．1模型建立山西柳林某煤田揭露的地层有第四系、第三系、影响多煤层上覆岩层的移动不仅和煤层间距有二叠系山西组等。第四系平均厚度在35．05m，主要关，还和煤层的开采方式、上下煤层条带等多因素有为亚黏土、亚砂土，夹有钙质结核，石英颗粒成分较关。为主要进行研究不同煤层间距对岩层的影响，将其他的因素理想化，模型中上下煤层的巷道互相对齐，且采取开采宽度相同。用有限差分法对煤层收稿日期：2012-01—06开采和岩层的沉陷进行模拟，模型采用弹塑性材料资金项目：江苏高校优势学科建设工程

7、项目资助(编号：苏财教模型，参数取值依据现场地质钻孔资料和岩石力学(2011)209号)试验结果。为消除边界效应，三维模型的长度作者简介：沈永炬(1986一)，男，江苏徐州人，硕士研究生，从事地质工程与煤矿工程地质方面的科研。E—mail：shenyongjul102@200m，宽度200m，上部煤层开采高度4m，下部煤层126．corn。开采高度3m，上部煤层顶板厚度103m，下部煤层底74中国矿业第21卷2Oo()板底部岩层厚度为14m，模型两边各取60m的边宣l000幅界。模型侧面限制水平移动，底面限制垂直移动，上0部施加上部岩层的自重应力。煤层间距

8、分别取6m、一l0o0*-20oo15m、30m。-一6m间距+1