急倾斜煤层分带仰斜开采煤柱应力数值模拟分析下载

weixin_39821228 2020-10-02 06:00:44

利用FLAC3D数值模拟软件,对急倾斜煤层走向长壁分带仰斜开采时,采空区煤柱应力应变进行数值模拟,通过对比煤柱的应力、位移变化,分析矸石充填采空区前后采场应力分布情况。为分析急倾斜煤层走向长壁分带仰斜开采采空区煤柱稳定性,进一步掌握采场应力分布,提供可靠的理论支持。
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利用FLAC3D数值模拟软件,对急倾斜煤层走向长壁分带仰斜开采时,采空区煤柱应力应变进行数值模拟,通过对比煤柱的应力、位移变化,分析矸石充填采空区前后采场应力分布情况。为分析急倾斜煤层走向长壁分带仰斜开采采空区煤柱稳定性,进一步掌握采场应力分布,提供可靠的理论支持。

针对急倾斜煤层复杂地质条件,以木城涧煤矿大台井-410水平西四采区5#槽煤柔性掩护支架充填工作面为研究对象,采用离散元数值模拟方法对柔性掩护支架充填开采过程进行数值模拟研究。研究结果表明,随着矸石充填率的增加,煤层顶底板及回风巷道的应力应变环境得到明显改善,减小了围岩应力集中区域,保护回风巷免受采动影响,提高了充填开采的安全性。

综放开采急倾斜煤层的基本前提为顶煤的有效破坏,但目前对于其沿工作面方向的力学结构研究成果不多。应用数值模拟方法,建立结构力学模型,通过应力解析,研究了顶煤沿倾向破坏的演化历程。研究发现,顶煤体中形成稳定冒落拱的力学机理是由于随着冒落的不断发展,直至拱圈内仅有压应力时达到稳定平衡。采用预先对底板侧煤体进行强度弱化处理,使顶煤冒落拱形态由全拱形向半拱形扩展,将有助于拱圈以上煤体的破坏发展,有利于减少底板侧三角煤损失。

我国急倾斜特厚煤层的储量较为丰富,且多采用水平分层开采方法,该方法具有开采成本低、安全性好、效率高等特点,但采场周围的应力集中程度高导致矿压显现强烈。为此,通过FLAC3D建立了急倾斜特厚煤层开采数值模型,模拟了开采过程中的应力分布,分析了应力分布的规律和上分层开采对下分层卸压的影响范围。结果表明:随着工作面的推进,支承压力增加的幅度就趋于平缓,形成明显的应力区;同时采空区上部煤岩体的卸压范围随开采分层数增加而有增加趋势。

研究了急倾斜煤层开采上覆围岩变形规律及破坏特征,分析区段煤柱的失稳形式,通过FLAC3D数值模拟的方法,对区段煤柱在不同宽度情况下,煤柱的压应力和剪切应力的变化情况进行对比,分析区段煤柱留设对围岩稳定性的影响,得出合理的煤柱留设宽度。

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