浅埋深工作面支架支护强度模拟研究.pdf

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1、江西煤炭科技2016年第1期JIANGXICoALSCIENCE&TECHNOLOGYN0．12016残埋冻工作面又蒜又矿强良抉拟嘶琵高智军(大同煤矿集团同发东周窑煤业有限公司，山西大同037100)摘要：以浅埋深工作面为研究背景，采用FIAC数值模拟方法，通过对不同支架支护阻力进行模拟，分析顶板下沉规律，确定合理的支护强度。研究表明：选用8600kN工作阻力支架时，顶板下沉量为316．5~379．8mm，具有一定的富余支护强度，该支架可保证工作面支护和安全生产。关键词：浅埋深；支架支护阻力；数值模拟；顶板下沉中图分

2、类号：TD355文献标识码：B文章编号：1006—2572(2O16)O1—0098-04SimulationofSupportResistanceStrengthinCoalMiningFacewithShallowMiningDepthGaoZh~un(TongfadongzhougaoCoalMiningIndustryCo．，Ltd．，DatongCoalIndustryGroupCo．，Datong，Shanxi037100)Abstract：Shallowminingdepthfaceasresearch

3、background，usingFLACnumericalsimulationmethod，thepa—persimulatesdifferentsupportresistance，analyzesroofsinkingregularityanddeterminesreasonablesupportstrength．Researchshowsthatselectingof8600kNworkingresistancesupport，roofsubsidenceis316．5~379．8mm，whichcanguara

4、nteeworkingfacesupportandsafetyproduction．Keywords：shallowminingdepth；supportresistance；numericalsimulation；roofsettlement综采支架工作阻力的大小，直接决定着综采支架的架西邻15103工作面，东为15105工作面。顶板以灰色粉砂型和质量，关系到矿井的生产和安全，影响到矿井的经济岩和细砂岩为主，泥质和炭质胶结，中等致密，力学强度不效益和社会效益。。本文以浅埋深工作面为研究背景，高，结构松散，极易风化破

5、碎，厚度在16m左右。底板以采用FLAC数值模拟方法，通过对不同支架支护阻力进行钙质泥岩为主，泥质胶结，遇水易膨胀变软，平均厚度为6模拟，分析顶板下沉规律，确定合理的支护强度。。m。地面是第四系残积坡，冲洪积层，砂质粘土和黄土覆盖，沟壑交错，地形切割强，地形复杂。地质构造为西南倾1工作面概况向的单斜构造，沿煤层走向有宽缓的波状起伏，对工作面本区煤层赋存稳定，煤层层理较发育，整体性较好，但回采没有影响。强度低，加上局部裂隙发育，易于垮落，煤层结构简单，变2支架支护数值计算模型建立化不大，煤厚平均5．2m，倾角较小，为l

6、o～3。，硬度系数为2～3。地面标高1386～1488m，井下标高1286～1271m，建立工作面支架模型(见图1)，范围500m×162m，15104工作面北为5—1煤组东辅运、东胶运、东回风大巷共建立8100个单元网格，8282个节点，模型顶部为地表，及已采完的15101、15102工作面，南以煤田分界线为界，对工作面顶部施加载荷，载荷大小为工作面支架能够提供·98·的支护强度，通过对该模型的计算，确定工作面支架是否符合要求。llJJIlIllIIlllIlllIllIIJIIIlllllII1IIIIllIlI

7、lIllIIIlIIIlllIlllIllIllIlIllIl(I-：’●：．‘。．I．‘+‘：’—t·i．I．．_．．：-：。‘．-．I，‘·’／_。‘‘_、’．．．．．．。-’-1。．’j。．．．。。．．．．‘·．·．黄土层泥质砂砾岩粗砂岩泥岩灰色粉砂岩和细砂岩煤层图1工作面支架支护强度模型计算模型载荷条件确定如下：工作面支架模型两侧施加0别设置一个位移量监测点。～5．2MPa的梯度应力，顶部不施加载荷，垂直方向设定15104工作面合理支护条件下，计算得出的工作面顶自重载荷，工作面顶部根据支架工作阻力施加载荷。板

8、最大下沉量为：SL一mL一0．025×4．5×5．72—643．5mm3不同工作阻力下的顶板下沉情况分析式中：S为顶板最大下沉量，11为下沉系数，ITI为采高，L为为了确定工作面支架的合理工作阻力，分别对3600最大控顶距。kN、5853kN、8600kN三种支架载荷进行模拟。其中3600在模拟工作面支架支护强度时，可将模拟出的顶板下kN和86