工作面长度对上覆岩层的影响分析下载

weixin_39821620 2020-10-02 05:31:00

采用FLAC3D进行数值模拟分析,研究开采过程中覆岩的应力分布和位移移动规律。结果表明:上覆岩层达到极限平衡后开始垮落且地表沉陷量随之增大,在工作面四周区域应力集中现象强烈且应力集中系数增大,在开采长度相同的条件下,随着工作面长度的增加,地表下沉量也随之增加,但是增加的幅度在降低,这为工作面的合理布置和地表沉陷控制提供了理论基础。
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以某矿1302工作面为研究对象,采用FLAC3D模拟软件对上覆岩层移动变形规律进行数值模拟研究,分析了该条件下不同工作面长度对上覆岩层移动变形的影响。研究结果表明,随着工作面长度的增加,当上覆岩层平衡拱达到极限平衡状态后,上覆岩层出现垮落,地表下沉量和影响范围也随之增大。该结论可为公路下开采工作面的布置提供理论参考。

采用FLAC3D进行数值模拟分析,研究开采过程中覆岩的应力分布和位移移动规律。结果表明:上覆岩层达到极限平衡后开始垮落且地表沉陷量随之增大,在工作面四周区域应力集中现象强烈且应力集中系数增大,在开采长度相同的条件下,随着工作面长度的增加,地表下沉量也随之增加,但是增加的幅度在降低,这为工作面的合理布置和地表沉陷控制提供了理论基础。

针对某采煤工作面的覆岩结构特点,在收集相关资料的基础上,运用FLAC3D软件对该工作面矿压显现规律进行了研究,分析在相同采高、不同工作面长度的条件下顶板上覆岩层的应力、位移及塑性区分布规律。随着工作面长度和推进距离的增加,工作面覆岩支承压力峰值逐渐变大,至工作面中线距离越远,支承压力峰值越低。整个应力壳壳体高度以及高应力区的分布范围变大,扁平率升高。工作面长度增加,顶板下沉量增大,工作面上覆岩层越易破坏。

为了研究在工作面推进过程中上覆岩层冒落情况,基于“支架梁”模型理论、连续介质力学和损伤介质力学原理,采用RFPA2D分析系统,模拟了岩石从裂纹萌生、扩展直至断裂的全过程,再现了煤层采动中其上覆岩层来压及工作面推进过程中剪应力、岩层下沉的变化规律。结果表明:厚顶对上覆岩层的运动起控制作用,它是该岩层系统中的关键层,另外,随着工作面向前推进,在工作面前方煤壁形成支承压应力升高区,上覆各岩层的下沉量不断增加。

针对西部地区多煤层开采下组煤覆岩移动的问题，采用理论分析、数值模拟和现场验证的方法，研究了下组煤开采过程中，中间岩层厚度与岩性、中间岩层硬岩比例、上覆岩层与中间岩层厚度之比3个因素对覆岩移动的影响。通过理论分析计算了覆岩移动量，为工作面顶板裂隙发育高度理论计算提供了参考依据；利用数值模拟对覆岩移动及破断规律的模拟，验证了理论计算中采场裂隙发育高度及工作面硬岩破断距；最后通过现场实测顶板来压及破断数据验证了理论计算及数值模拟的有效性。研究结果表明：①提出了通过最大挠度与自由空间对比来计算裂隙带高度的方法。②工作面采高决定了顶板覆岩裂隙的发育高度，采高越大，其裂隙发育高度越大，且覆岩的性质对裂隙的发育也有明显影响。③下组煤开采过程中，上覆岩层与中间岩层厚度之比并不是控制覆岩移动的决定性因素，若中间岩层存在厚而硬的岩层，其覆岩移动剧烈程度将降低。④作为中间岩层，厚而硬的岩层的破断对上覆岩层移动起决定性影响。

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