ANSYS在煤矿开采数值模拟中应用研究.pdf

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1、第25卷增刊岩土力学Vol.25Supp.22004年11月RockandSoilMechanicsNov.2004文章编号：1000－7598－(2004)增－0329－05ANSYS在煤矿开采数值模拟中应用研究唐巨鹏,潘一山(辽宁工程技术大学力学与工程科学系,辽宁阜新123000)摘要：以典型矿井山东华丰矿、阜新五龙矿和北京大台井为例，利用ANSYS有限元软件，对煤矿开采引起的地表沉陷、冲击地压危险区域确定和俯伪斜采煤法参数优化进行了数值模拟分析。分别针对所处的地质条件和赋煤状况，建立了二维或三维有限元

2、模型，模拟计算了地表沉陷曲线和最大沉陷位置，指出山东华丰矿随开采推进沉陷位移和影响范围将逐渐扩大，最大沉陷位移逐步向开采方向前移的规律，当开采800m时出现最大下沉速度3.5mm/d，最大沉陷位移为3.7m。五龙矿311面当开采100m和400m时分别由于火成岩墙和应力集中区贯通导致顶板易断裂而极易发生冲击地压事故；大台井俯伪斜采煤法煤层倾角只有在60º～67º时，推采距离才对煤层顶板法向最大压应力具有明显影响，且顶底板法向最大位移规律为上部位移大于中部位移，西中部位移又大于下部位移，在煤层倾角70°时，工

3、作面超前支撑压力作用范围最小为30m，而下巷道支撑压力作用范围最大为25m，巷道数为3时，顶板下巷道超前支撑压力峰值位置为5.3m。ANSYS计算结果表明，该数值模拟是合理的，与实际情况基本吻合，说明ANSYS在煤矿开采领域是一种有效的数值模拟工具。关键词：ANSYS；煤矿开采；数值模拟；有限元分析中图分类号：TD713.1文献标识码：AApplicationofANSYSsoftwaretonumericalsimulationofcoalminingTANGJu-peng,PANYi-shan(Depa

4、rtmentofMechanicsandEngineeringSciences,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China)Abstract:TakingthetypicalcoalminessuchasHuafengofShandong,WulongofFuxinandDataiofBeijingofexamples,thesurfacesubsidenceinducedbycoalmining,thedangerousregionsdeterminatio

5、nofrockburstandtheparametersoptimizationofobliquesublevelconcentrationminingwerenumericallysimulatedbyusingANSYSsoftware.Accordingtothegeologyandcoalreserves,thetwo-dimensionalandthree-dimensionalmodelswereestablished.Thesurfacesubsidencecurvesandthemaxsub

6、sidencevaluespositionwerecalculatedforHuafengmine.Theresultsshowthatthesubsidencedisplacementsandinfluencedscopesincreasewithcoalmining.Thepositionofthemaxsubsidencedisplacementsgraduallymovestowardtheminingdirection.When800mweremined,themaxsubsidenceveloc

7、ity3.5mm/dappeared.Themaxsubsidencedisplacementsare3.7m.Inthe311workingfaceofWulongmine,when100mwereminedtherockburstwaseasytohappenastheigneousrockwalleffect.When400mwereminedtherockburstwasalsoeasytohappenastherooffailureinducedbythestressconcentrationre

8、gionsbreakthrough.Intheobliquesublevelconcentrationmining,onlycoalseamobliquitiesare60º-67º,theminingdistanceshaveobviouseffectonthemaxnormalpressurestressofroof.Therulesofnormaldisplacementsofroofandfloorare