条带开采合理采留比研究.pdf

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1、2011年第1期煤炭科技No．12011COALSCIENCE&TECHN0L0GYMAGAZINE文章编号：1008—3731(2011)01—0025—03条带开采合理采留比研究许猛堂，张东升，王旭锋，刘士春(1．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，矿业工程学院，江苏徐州221008；2．华润天能徐州煤电有限公司，江苏徐州221002)摘要：基于曹村煤矿赤峪新区实际地质条件，应用概率积分法和FLAC数值模拟方法对相同采深、相同采出率与不同采出率两种情况下的不同采宽与地表沉陷关系进行了研究。

2、研究结果表明，地表移动变形值随采宽的增加而增大，采宽小于60m时的地表下沉曲线较为平缓，采宽150m的地表出现明显的波浪形下沉盆地。关键词：条带开采；概率积分法；数值模拟；地表沉陷；采留比中图分类号：TD823．6文献标志码：A条带开采由于能有效地控制上覆岩层和地表沉所示。陷，保护地面建(构)筑物和生态环境，在我国煤矿被柱状图岩层厚度／m岩性描述广泛采用[卜。然而，在涉及到不同采宽、留宽与地粉砂岩0．88深灰色，细水平层理表移动和变形的关系时，迄今对其研究还比较少。本细粒砂岩1．20深灰色，石英为主文利

3、用经典概率积分法结合FLAC数值模拟软件对中粒砂岩5．85灰色，富含煤悄，具煤纹其关系进行了研究，以揭示其规律3

4、4]。_2煤3．21黑色，性脆，有夹石1工程背景泥岩2．35深灰色，层理不清曹村煤矿赤峪新区2煤为复杂结构，含3层夹_2煤T1．25黑色，性脆石，均厚0．20m，2煤平均厚3．2m，平均埋深为565细粒砂岩2．68深灰色，石英为主m。表土层土质均匀，平均厚483in。岩层柱状如图1图12煤围岩柱状基金项目：煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题(SKLCRSM08X02)；国家自然科学

5、基金项目(51004101、50904063)；中国矿业大学青年科研基金项目(2008A003、2009A001)一稳定状态。氮气扩散过程录制好后，可以在软件界根据不同矿井不同工作面的实际情况建立模型，研面重复播放，同时将该视频保存为MPEG视频格究复杂条件下采空区氮气运移和浓度分布的规律，式。根据实际需要，该视频可以转换为其他播放器能漏风影响氮气的扩散通过数值模拟研究指出合理预播放的格式。防方式。(3)通过改变向采空区注氮管的位置，注氮释4结论及展望放口从切顶线向采空区伸人的距离，注氮管至工作(1)本

6、文应用FLUENT流体软件对一源一汇U面下巷煤柱长度，注氮量等参数，并比较分析最终确型通风方式的工作面简化建模，利用CFD数值模定符合矿井具体要求的注氮模式。拟，得出了采空区氮气运移和浓度分布的规律，模拟结果与理论分析相符合，为利用N进行矿井防灭火作者简介：陆阳杰(1984一)，男，江苏泰州人，中国矿业的参数选择提供理论依据。大学硕士在读，主要从事煤炭资源评价及安全开采。(2)在今后的研究过程中，对于多源多汇的复杂通风方式的工作面进行模拟研究，理论结合实际，(收稿日期：2010—11-23)煤炭科技20

7、11年第1期x／m2条带开采概率积分法分析与计算O4oo8oo120o16o0条带开采时，某条带地表下沉盆地的下沉曲线表达式为．一(兰!：()=呻cos旺Ber2ds(1)r式中采高，in；r下沉系数；Ot——煤层倾角，(。)；：6——采出条带宽度，ITI；广影响半径，r=Hcot(H——埋深，in；影响角，(。))，ITI。图3理论计算的地表下沉曲线按叠加原理，整个采区的开采所引起的地面沉其中采高m为3．2in，下沉系数卵取0．16，陷可看成是开采各条带引起下沉的总和。某条带开煤层倾角Ot为0。，主要

8、影响角正切ta取2，400ITI采的地表下沉盆地如图2所示。处为切眼。图3a中A至日分别表示表1中方案1一至8的地表下沉曲线，图3b中A、、C分别表示表O2中方案1、2、3的地表下沉曲线。＼／3条带开采数值模拟计算()·，l根据条带开采的实际情况，建立二维计算模型。Jg．_6条带开采的FLAC二维计算模型：水平煤层，采深为图2某条带开采的地表下沉盆地569m，煤厚为3．2m，地表走向模拟1600m，在开采曹村煤矿赤峪新区应用条带开采，应尽量提高时左右两边都留有400m的煤柱，模型两侧面为滑采出率，并将地

9、表下沉控制在一定范围内，合理正确动支承，底部为固定支承，上部边界自由，模型仅受地确定留宽和采宽的尺寸，就是要保证采后保留煤重力的作用，各岩层力学参数见表3。柱有足够的强度和稳定性，并将每一采出宽度限制表3模型内岩层力学参数在不使地表出现波浪式下沉盆地的范围内。为了计岩层躲雠模E~撇强石层MPa角／(。)甓~／GPa忪比／MPa算相同采出率对地表沉陷的影响，采取表1所示方黄土层0．01516．10．0210．0150．320．0028案。相同