高瓦斯冲击地压矿井解放层开采顶板岩移规律数值模拟研究

倾斜中厚煤层掘进工作面冲击地压防治研究1. 引言1.1 研究背景煤矿开采是我国能源产业的重要环节，而煤层掘进工作面的冲击地压问题一直是研究和解决的焦点之一。

倾斜中厚煤层因地质条件复杂，掘进工作面的应力分布及变形规律与水平煤层有明显差异，导致冲击地压问题更为突出。

在煤矿开采过程中，高强度的冲击地压常常造成工作面严重变形、支护设施受损，甚至发生事故，严重影响煤矿生产的安全和效率。

为了解决倾斜中厚煤层掘进工作面的冲击地压问题，需要开展深入的研究工作，探究其特点和机理，制定有效的防治措施。

通过数值模拟分析和试验研究，可以为煤矿生产提供科学依据和支撑，优化参数和技术方案，提高开采效率和安全性。

对倾斜中厚煤层掘进工作面冲击地压的研究具有重要的现实意义和深远的意义。

提出了这一研究领域的重要性和紧迫性，为接下来的研究工作奠定了基础。

1.2 研究意义倾斜中厚煤层掘进工作面冲击地压是煤矿生产中常见的问题之一，其具有较高的危险性和复杂性。

有效地防治倾斜中厚煤层掘进工作面冲击地压对保障矿工安全和提高生产效率具有重要意义。

倾斜中厚煤层掘进工作面冲击地压防治能够减少事故风险，保障矿工的生命安全。

在倾斜工作面，地压变化较为复杂，冲击地压容易引发地质灾害，对矿工造成伤害甚至生命危险。

研究和实施有效的防治措施对减少矿山事故具有重要意义。

倾斜中厚煤层掘进工作面冲击地压防治也能够提高煤矿生产效率。

冲击地压的存在会影响到矿井的正常生产，降低煤矿的产能和生产效率。

通过科学合理地防治冲击地压，可以减少生产中的停顿时间，提高生产效率，从而带动经济效益的提升。

开展倾斜中厚煤层掘进工作面冲击地压防治研究具有重要意义，对矿山安全生产和经济效益的提升都具有积极作用。

.2. 正文2.1 倾斜中厚煤层掘进工作面冲击地压特点分析倾斜中厚煤层在掘进过程中，由于地质条件的复杂性，冲击地压问题尤为突出。

倾斜中厚煤层的岩层结构不稳定，易发生冲击地压事故。

倾斜工作面在掘进过程中，受到地质构造的影响，地层岩性较硬，导致地压较大。

不同采高下覆岩移动规律的数值模拟分析岳明;王创业【摘要】采用FLAC3D数值模拟软件就不同采高下覆岩移动的规律进行了分析,为神东矿区安全采煤及其地面保护提供理论依据.研究结果表明:在相同开采条件下,上覆岩层的下沉量有随采高增加而增加、随离煤层距离增加而减弱的趋势.模拟结果中,距离煤层较近的覆岩位移突然增大,出现切落式下沉现象,可能为关键层破断引起;而距离煤层较远的覆岩并未出现此种现象,只为缓慢下沉,可能覆岩未破断,仍然起到支撑作用.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P4-6)【关键词】采高;覆岩移动;数值模拟;开采沉陷【作者】岳明;王创业【作者单位】内蒙古科技大学矿业工程学院;内蒙古科技大学矿业工程学院【正文语种】中文神东矿区在煤炭开发过程中出现了众多生态环境损害问题，并已成为制约矿区经济可持续发展的重大问题，亟待解决。

矿区地质条件具有煤层厚度大、埋深浅、薄基岩、松散沙层厚等特点，开采沉陷损害比较特殊。

通过对不同采高下覆岩移动规律的数值模拟分析，为开采沉陷治理提供理论依据，对促进矿区的社会和谐、环境友好和经济可持续发展具有重要的实际意义。

神东矿区补连塔煤矿四盘区位于该井田的西北区域，盘区南北走向约5.0 km，东西倾向约5.6 km，面积28.53 km2。

四盘区地表大多被第四系松散层覆盖，松散层厚度25～80 m，基岩厚度120～190 m。

基岩上部存在厚度不等的砂砾含水层，厚度30～60 m，而其他盘区内都没有此层砂砾岩［1］。

神东矿区补连塔煤矿12407综采工作面所在煤层为1-2煤，位于补连塔井田四盘区，走向长度2 842 m，倾斜长度300.5 m，圈定回采面积854 076.59 m2。

煤层倾角1°～3°，煤厚5.0 m，煤层埋藏深度196.7 m。

工作面采用走向长壁后退式布置，采用一次采全高综合机械化设备开采，全部垮落法处理采空区。

大采高综采工作面矿压显现规律数值模拟研究
大采高综采工作面矿压是煤矿安全生产中的重要问题之一。

为了解大采高综采工作面
矿压的显现规律，可以采用数值模拟方法进行研究。

本文将以大采高综采工作面的矿压显
现规律为研究对象，通过数值模拟方法，分析煤矿开采的影响因素以及采取的安全措施。

煤矿大采高综采工作面的矿压显现规律与煤层岩性有关。

在数值模拟中，可以根据实
际煤层岩性参数设置合理的模型参数。

通过模拟计算，可以得到不同岩性煤层的应力分布、矿压分布以及矿压显现规律。

煤矿大采高综采工作面的矿压显现规律与支护方式有关。

数值模拟可以模拟不同支护
方式下的矿压分布情况，如采用片帮支护、锚杆支护等。

通过对比不同支护方式下的矿压
分布情况，可以得出矿压显现规律。

大采高综采工作面矿压显现规律数值模拟研究1. 引言1.1 研究背景大采高综采工作面是目前煤矿开采中常见的一种采煤工作方式，具有高效率、大产量的特点。

在大采高综采工作面的开采过程中，由于地质条件复杂、采煤厚度大等因素的影响，工作面所受到的矿压显现问题日益突出。

矿压显现不仅影响矿山安全生产，还对矿山经济效益造成了严重影响。

对大采高综采工作面矿压显现规律进行深入研究，对于指导矿山安全生产，提高矿山开采效率具有重要意义。

目前国内外对于大采高综采工作面矿压显现规律的研究还比较有限，因此有必要开展相关的数值模拟研究，以期能够揭示其规律，并为矿山开采提供科学依据。

1.2 研究目的研究目的是通过数值模拟研究大采高综采工作面矿压显现规律，深入分析矿压的形成机制和影响因素，为减轻矿压灾害、优化生产工艺提供科学依据。

具体包括以下几个方面：揭示大采高综采工作面矿压显现规律，为煤矿生产中的矿压防治提供理论指导；探讨数值模拟方法在矿压研究中的应用，深入分析各种参数对矿压的影响，为进一步优化模拟方法提供参考；通过对影响因素的分析，为矿山生产管理提供相应建议，减少矿压灾害的发生，保障生产安全。

通过本研究的开展，可以为相关矿山的生产经营提供科学依据，提高生产效率，改善工作环境，降低事故风险，促进煤矿行业的可持续发展。

1.3 研究意义矿压是煤矿开采过程中不可避免的问题，对于矿工的生产安全和生产效率具有重要影响。

特别是大采高综采工作面矿压，由于工作面开采空间大、压力集中、地质条件多变等特点，矿压显现更加突出。

对大采高综采工作面矿压规律进行研究具有重要意义。

研究大采高综采工作面矿压规律能够为矿山安全生产提供科学依据。

通过深入了解矿压的形成机制和变化规律，可以制定合理的治理方案，减少事故发生的风险，并保障矿工的生命安全。

研究大采高综采工作面矿压规律对于提高煤矿开采效率具有重要意义。

通过优化开采工艺、合理布置支护措施，可以有效减少矿压对采煤工作的影响，提高生产效率。

高埋深矿井冲击地压形成机理实验研究雷武林;郑勇【摘要】随着华亭矿区煤层开采深度、范围的不断增大,矿井面临的冲击地压灾害日益突出.文章以华亭煤矿204、205、206三个综采工作面为研究对象,综合分析矿井开采地质条件,通过建立物理模型,模拟矿井冲击地压发生过程中整个覆岩的运移过程,揭示冲击地压发生的影响因素和机理.结果表明:覆岩关键层和区段煤柱是影响矿井冲击地压发生的重要因素,为矿区冲击地压的防治提供一定的理论基础.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2018(027)007【总页数】4页(P4-7)【关键词】冲击地压;模拟实验;区段煤柱;关键层【作者】雷武林;郑勇【作者单位】陇东学院能源工程学院,甘肃庆阳 745000;西安科技大学能源学院,陕西西安 710054;陕煤集团榆北煤业曹家滩矿业公司,陕西榆林 719000【正文语种】中文【中图分类】TD324随着矿井开采向深部转移，开采地质条件越来越复杂，矿井面临着冲击地压的危害也越来越突出[1]。

冲击地压作为煤炭开采中一种强烈的矿山压力显现形式，具有剧烈性、复杂性、突发性和难防治性等特点，是煤炭开采当中危害性极大的一种动力灾害，引起了国内外诸多专家学者的高度重视[2]。

窦林名等[3]的研究表明随着煤岩应变率的增大，煤岩体的强度和弹性模量都呈现指数关系变大，当其静载所占比例较大时，煤岩体会呈现剪切破坏；当其动载所占比例较大时，煤岩体会呈劈裂甚至爆裂变形破坏；方新秋等[4]研究了大采深开采条件下坚硬顶板综采面冲击地压发生的影响因素，揭示了冲击地压的发生与岩性、采深、顶板厚度及老顶来压具有密切的关系；杨军伟等[5]运用数值模拟软件对巷道的围岩应力应变和塑性区进行分析，表明大孔径钻孔提前泄压使围岩产生塑性区，缓慢释放了煤岩体内积聚的弹性能，有效缓解了冲击地压的强度。

综上所述，我国学者在冲击地压的发生机理、预测预报方面做了大量的研究工作。

但对高埋深矿井条件下冲击地压发生时覆岩变形机理的研究相对比较欠缺[6]。

深部构造区厚煤层冲击地压防治技术研究的开题报告1.选题背景和意义近年来，随着煤炭工业的不断发展，煤层开采技术也在不断进步，但是深部构造区的煤层开采一直是困扰煤炭工业的难题。

该区域地质构造复杂，地压强度高，煤层厚度大，属于高风险、高危险的区域；同时，该区域的煤炭资源丰富，一旦开采成功，将对国家经济产生重大影响。

深部构造区厚煤层开采所面对的主要问题是地压导致的危险事件，如冒顶、底板破碎等，这么多年来，也曾经做过很多次研究，但由于地质条件的不同，长期以来防治技术还不能达到十分完整的意义，所以还有很大的研究和改进空间。

本文主要针对深部构造区厚煤层冲击地压防治技术开展研究，以进一步完善该项技术的防治方案，减少事故的发生。

2.研究内容2.1 煤层地质特征及压力规律分析通过对深部构造区的煤层地质特征及压力规律进行深入分析，以帮助深入了解深部构造区厚煤层开采的风险程度和防控应对。

研究中将利用地球物理勘探等技术手段，获取煤层高质量的地质数据，并利用现代数学和计算机技术手段，进行煤层的压力规律建模。

2.2 煤层底板加固技术研究煤层开采中，底板是防治冲击地压的关键部位。

本文将通过现场实验、物理模型试验等方式，研究不同方式下底板稳定性变化，分析其成因，从而提出更为有效的煤层底板加固技术。

同时，也将通过对加固技术的优化来提高加固效果。

2.3 支柱结构设计及优化在煤层开采中，支柱是支撑煤层和底板的关键部位，其结构设计和组合方式也对冲击地压的防治起到了至关重要的作用。

本文将通过分析不同的支柱结构设计和组合方式，选取最优的结构和组合，以提高支柱的承载能力和抗震能力。

3.研究方法和技术路线3.1 研究方法本文主要采用实验室试验、现场实验、数值模拟等研究方法，综合考虑实验结果、数据资料和计算模拟结果，从而得出防治冲击地压的最优方案。

3.2 技术路线首先，在深部构造区中选定一段具有代表性的煤层进行研究，利用现代地球物理勘探技术获取高质量的地质数据，进而建立煤层压力规律模型。

大采高综采工作面矿压显现规律数值模拟研究作者：严聪白景浩来源：《中国电气工程学报》2019年第09期摘要：科技的进步，促进人们对能源需求的增多。

随着机械化水平的不断提高，煤层开采的厚度也不断增加。

越来越多的大采高工作面出现，而且人们对大采高工作面矿压规律的研究逐步深入。

大采高综采是相应条件下厚煤层综采的主要发展方向之一。

本文就大采高综采工作面矿压显现规律数值模拟展开探讨。

关键词：大采高综采;工作面;矿压;岩层运动引言大采高综采是指对3.5m～5.0m厚的煤层一次采全高的综采技术，我国从1978年起，开始试验厚煤层大采高一次采全厚开采方法，至今已得到了长足进步。

目前，在内蒙、山西等矿井的厚煤层一次开采得以实现。

大采高综采具有开采工艺简单、安全水平高、高产高效等多重优点，但其采高和顶煤厚度较大，更容易出现煤壁片帮和端头顶煤冒漏等现象。

掌握綜放工作面矿压显现规律，可以合理设计采场初撑力并解决煤壁片帮的问题，最终实现矿井的安全高效生产。

1综采工作面系统的组成综合机械化采煤工作面完整的成套设备由以下几个系统组成：（1）工作面内的采、支、运系统——有采煤机械、液压支架、刮板输送机和端头支护设备（简称“三机”）;（2）运输平巷内的运煤系统——有转载机、破碎机、可伸缩胶带输送机;（3）液压系统——有乳化液泵、乳化液溶箱及其进、回液主管路;（4）控制指挥系统——有控制台、声光信号、扩音电话及其线路;（5）供水系统——有冷却水、喷雾泵、水箱及其进出、水管路;（6）供电系统——有高压供电线路及其连接器和开关、移动变电站、低（中）压配电开关群及其分支供电线路。

这六个系统的设备是搞好综合机械化采煤必不可少的装备，必要时还应配设;（7）照明系统——有工作面及平巷的照明灯具及其线路;（8）辅助设备——有液压安全绞车、调度绞车、电钻、排（污）水泵等;（9）辅助运输设备——有卡轨车或单轨吊及其附属设备。

2液压支架工作阻力计算（1）经验估算法。

某煤矿10＃煤层综放开采有限差分正交试验数值模拟研究报告前言通过对某煤矿10＃煤层围岩物理力学特性研究、10＃煤层综合机械化放顶煤开采的相似模拟试验研究，得出了该矿10＃煤层基本适合于综合机械化放顶煤开采的初步结论，以及围岩活动规律及参数，摸清了综放工作面煤岩组合结构，从而获得了某煤矿综放开采的宝贵资料；为了进一步掌握工作面工艺参数对顶煤回收效果的影响规律，优化综放工作面工艺参数，同时为采煤机、液压支架等设备选型提供依据，在该课题前述研究基础上，利用相似模拟试验得到的综放采场围岩物理结构，建立相应的数值模型，利用著名有限差分程序的FLAC2D进行某煤矿有限差分数值模拟正交试验研究，研究各工艺参数对工作面顶煤回收效果的影响规律及其最佳组合。

一、有限差分法基本原理及特点由于计算机的不断发展，数值模拟已成为研究岩土工程的强有力工具。

起初，岩石力学分析的进展在很大程度上有赖于其它工程领域的进展，特别是力学在这些领域中的应用。

自1962年以来岩石力学的一个主要进展是引入计算机的数值模拟。

岩石力学中数值模拟的最早应用集中于有限单元法，该法最初是为应用于结构材料变形性质的研究而开发的，材料的力学性质可以精确地加以确定，结构的范围也较岩石结构的范围要小得多。

而岩石工程设计的问题则大为不同。

岩石工程设计问题的特点主要有以下几点：(1)可变性和不确定性；(2)主要是压应力，包括一些结构的预应力，如锚杆、锚索等支护；还有在岩体开挖引起卸载或加载所产生的压应力；(3)岩石的尺寸大小和时间的变化范围大；(4)地质条件复杂；岩石工程一般是三维的、非均质、不连续的；(5)岩体的强度和变形特性未知，“峰值后”的力学性质尤为重要；(6)边干边设计——即要根据开挖或建设时发生的不可预见的条件迅速改正设计；(7)解决问题的数据有限；(8)分析的主要目的为“理解机理”而并非精确的定量计算。

由于岩体的力学特性是很复杂的，以致当今最有力的分析和数值方法也不能描述岩石变形的机理，因而只能从分析中得到对具有内在不确定性和多变性的岩体力学性质的定性的结论，即得到对物理过程的总的了解。

大采高巨厚砾岩顶板跳跃式开采地表沉降规律的研究与应用摘要岩移是指岩石由于天然或人为因素的影响，使其失去原始的平衡状态，而产生新的移动。

矿山在前期开采过程中形成大量的采空区，对地表建筑物构成一定危险。

矿区因煤炭资源开采造成地面变形，从而引发的地质灾害现象一直不同程度存在，如何防治开采沉陷引起的环境破坏和地质灾害，已经成为矿区各个煤矿刻不容缓去解决的难题。

关键词：地表岩移，巨厚砾岩，全球定位系统，顶板跳跃式开采第一章矿山基本情况第一节矿区地理位置和社会经济概况1.矿山位置及交通山东省七五煤业隶属于山东能源枣庄矿业(集团)有限责任公司。

矿区位于济宁市微山县欢城镇、夏镇和枣庄市滕州张汪镇的交界处，行政区划归济宁市微山县欢城镇、夏镇和枣庄市滕州张汪镇管辖。

本井田东至滕州东预测区，西部与岱庄煤业、付村煤矿、三河口煤矿交界，南至微山勘探区，北与欢城煤矿和田陈煤矿毗邻。

第二章矿山地质环境条件第一节矿区自然地理1.地形地貌井田内地形平坦，大路纵横，村庄稠密。

地势由东北向西南缓慢降低，地面标高由42.44m降至33.32m，地形坡度约千分之一，属滨湖冲积平原。

第二节地层岩性与地质构造1.地层根据区域地质资料和钻孔揭露资料分析，本井田内地层自下至上有奥陶纪马家沟群、石炭纪月门沟群本溪组、石炭～二叠纪月门沟群太原组、二叠纪月门沟群山西组、二叠纪石盒子群、侏罗纪淄博群三台组以及第四系。

第三章矿山地质环境监测设计简述第一节矿山地质环境监测设计工作量1.监测网（剖面）的选择及布设1.1监测网（剖面）布设原则1.1.1布设原则是沿采空区大体走向和倾向布设数条剖面监测线；实际监测中，为了便于各监测桩（钉）的保存，主要采用沿已有机耕道、乡间道路、公路进行线状布设进行监测。

1.1.2监测线的布设应同时结合监测区已存在的实际界线或地形地物特征，如地形地貌、地质界线、建筑布局以及道路设施等，监测线应以这些界线或地物特征作为监测线的组成部分或作为其重要补充。

荷载作用下地表和岩层移动变形规律的数值模拟
孙占法
【期刊名称】《华北国土资源》
【年(卷),期】2007(000)002
【摘要】运用东北大学岩石破裂中心研制的RFPA2D软件,以山西省霍州市辛置煤矿2204工作面为试验研究基地,当不同采深和上覆松散层厚度一定时,模拟在采空区上方地表三个不同位置施加大小不同的荷载时,覆岩和地表的变化过程,系统地分析了荷载大小、荷载作用位置及不同采深对老采空区地表和岩体移动变形影响.【总页数】4页(P52-55)
【作者】孙占法
【作者单位】山西省国土资源厅地环中心,山西太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】P642
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1.充填采矿地表裂缝产生机制及岩层移动变形规律的初步研究 [J], 朱志木
2.充填开采地表移动变形规律数值模拟分析 [J], 杨宝贵;彭杨皓;李杨;匡汉
3.薄基岩浅埋深条件下地表移动变形规律数值模拟研究 [J], 丰晓灿;郭延涛;王有凯
4.荷载作用下老采空区上方地表移动变形规律的数值模拟研究 [J], 孙雅洁;孙占法;张永波
5.大采深硬岩层条件下地表移动变形规律研究 [J], 田华;于胜文;程小龙
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高应力区陡倾矿体开采引起岩移变形的数值模拟
张亚民;马凤山;闫冬飞;郭捷;岳斌;周伟
【期刊名称】《金属矿山》
【年(卷),期】2012(000)005
【摘要】采用数值模拟的方法,就金川二矿区高构造应力下充填开采引起的地表变形规律、围岩位移场展开研究.结果表明:构造应力下充填开采引起的地表变形的形态和范围、变形中心位置和量值均在发生有规律性的变化,矿体上盘的地表变形量明显大于矿体下盘的地表变形量:围岩变形形式由初期的顶板下沉和底臌变成后期的两帮内挤:上盘围岩的位移量大于下盘围岩位移量.研究结果对于研究构造应力下的陡倾矿体开采引起的地表及围岩变形规律有指导意义.
【总页数】4页(P9-12)
【作者】张亚民;马凤山;闫冬飞;郭捷;岳斌;周伟
【作者单位】中国科学院工程地质力学重点实验室;中国科学院地质与地球物理研究所;中国科学院工程地质力学重点实验室;中国科学院地质与地球物理研究所;中国科学院工程地质力学重点实验室;中国科学院地质与地球物理研究所;中国科学院工程地质力学重点实验室;中国科学院地质与地球物理研究所;金川镍钴研究设计院;金川镍钴研究设计院
【正文语种】中文
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1.陡倾断层上下盘开挖引起地表变形的数值模拟分析 [J], 张亚民;马凤山;王杰;郭捷;闫冬飞;罗爽
2.陡倾角反倾层状岩质边坡变形特征数值模拟验证 [J], 金仁祥;任光明
3.陡倾矿体充填法开采引起地表移动的实例分析 [J], 郭捷;马凤山;徐嘉谟
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5.陡倾硬质岩边坡倾倒变形数值模拟与分析 [J], 阮天宇;陈志坚
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深井高地压煤层上行开采的物理模拟研究我国为矿开采深度逐年增大，不少矿井采深已达到600m以上，一些矿井已达800~1100m。

在深井高应力作用下，冲击地压、煤与瓦斯突出、巷道维护、复合顶板管理等一系列高地压现象十会突出，严重制约着矿井的安全高效生产。

改变常规的下行开采方式，优化开采程序，实现部分煤层的全量上行开采是彻底解决深井高地压危险的有效途径。

新汶矿区孙压煤矿已进入-800m水平开采，采深达到1000m左右。

井田内上组煤的主采煤层为二、四层煤，煤层倾角为19°~24°，二、四层煤层间距平均为22m，二层煤下位厚度一般为2.6~2.8m，中部含有厚度为0.4~0.6m的夹矸，上位煤线厚度0.3~0.4m左右。

深井高地压二、四层下行采中存在三个方面的突出问题：（1）二层煤属强烈冲击倾向，冲击地压危害性大；（2）二层工作面托顶煤及夹矸开采，复合顶板管理困难，工作面生产安全状况差，推进速度慢，并制约四层煤开采及矿井采掘接续；（3）二层复合顶板回采巷道支护难题大，巷道断面收缩率高达50%左右，巷道维护状况差，翻修工程最大，严重制约矿井正常生产。

因此，为彻底消除深井击地压、复合顶板管理、巷道支护等高地压危害，大幅度提高矿井的安全高效生产水平，提出了深井高应力难采煤层上行卸压开采的技术途径，采用相似材料模拟研究方法，研究论证二、四层煤上行开采的可行性，为指导开采程序改革提供可靠的依据。

2物理模拟设计相似材料物理模拟形象直观，实验周期短、见效快。

前提是要在模型上能造成保持同一物理本质而物理量大小成比例的相似现象。

实验设计以相似理论为指导，相似材料由胶结料和填料组合而成，胶结料为石膏，同时加入碳酸钙，填料为砂。

立体模拟实验的覆岩破坏状态具有不可见性，而平面模拟实验能够直观模拟既定条件下的覆岩破坏与结构状态，能够满足本课题的要求。

实验采用的平面相似材料模拟实验台，由框架系统、加载系统和测试系统3部分组成。

采矿工程数值分析与应用题目：基于FLAC3D的大采高综放工作面推进矿压显现规律数值模拟1 关键问题根据煤层、顶板冲击倾向性鉴定结果和曾发生的动力现象，并考虑到1301工作面复杂的开采条件(深部、特厚煤层、高地压、强承压水、高温、厚表土层、构造发育等)，认为1302N工作面开采面临潜在的冲击地压、帽裂等动力灾害威胁。

因此，本文提出应用FLAC3D研究工作面推进过程中矿山压力显现规律。

根据该规律，减少冲击地压等的动力灾害的发生，保证工作人员的生命安全，增大生产效率，提高产量。

2 工程背景2.1矿井基本概况山东新巨龙能源有限责任公司位于山东省菏泽市巨野县新巨龙镇，在巨野煤田中南部，东距巨野县城约20公里，西距菏泽市40公里，兖新铁路和327国道在井田上穿过，北临日东高速公路，东依京福高速公路、京沪铁路、京杭大运河，西靠京九铁路、济广高速、德商高速，交通便利。

公司占地面积 522808 平方米，矿井井田东起田桥断层，西至煤采地层底界露头，南起邢庄及刘庄断层，北至陈庙断层及第一勘探线，地理坐标为北纬35°05′～35°30′，东经115°47′～116°18′，南北长约12公里，东西宽约15公里，面积约180平方公里。

交通位置详见图2-1，其中A为新巨龙能源公司所在位置。

矿井地质储量16.83亿吨，可采储量5.1亿吨，设计生产能力600万吨/年，设计服务年限82年。

图2-1 交通位置图巨野属黄淮流域，北临黄河，境内水系健全，水资源丰富。

既有充足的地表水、地下水，又可常年引流黄河水，全县水资源总量3.76亿m3，可利用地表水1.3亿m3，可利用地下水2.47亿m3，人均水资源储量413.1m3。

即将动工兴建的大野水库，库容达2.5万m3，可为工农业发展和城镇居民生活提供用水保障。

巨野属暖温带大陆气候，四季分明，气候温和，雨水充沛。

年均气温13.5°C；年均降水量655mm；无霜期平均213天；年日照时数2329.2-2578.3小时。

21041综采工作面数值模拟研究文章通过数值软件FLAC3D对告成矿21041工作面围岩的应力分布及其变形破坏规律进行了数值模拟研究，得到了工作面开采时顶板破坏及上覆岩层运动的基本规律。

标签：数值模拟上覆岩层垮落规律1 概況郑煤集团告成矿地层主要为第四系松散层和白垩系、侏罗系、三叠系基岩，岩性较复杂，地质构造复杂程度中等，煤层顶、底板岩石力学强度低，大多为不坚固~中等坚固岩石，工程地质勘探类型为第三类（层状岩类），工程地质复杂程度为中等。

2 数值计算模型根据该矿21041工作面矿井地质资料，并考虑计算需要，确定数值计算模型，在建立力学模型过程中，考虑到模型计算时边界效应的影响，使主要研究区域处于边界效应影响的范围外，以达到更接近实际的计算结果。

21041工作面三维数值计算模型，FLAC三维模型应用Generate命令生成，尺寸为宽(X)×厚×(Y)×高(Z)=360m×80m×180m，工作面推进方向沿Y轴正方向，采用Mohr-Coulomb本构模型，应变模式采用大应变变形模式，采用brick单元模拟煤岩层，模型底部限制垂直移动，上部施加覆岩等效载荷，模型前后和侧面限制水平移动，整个模型由432000个单元组成，包括451451个节点。

应用FLAC3D建立的三维数值计算模型。

3 工作面走向岩层变形破坏特征3.1 垂直方向上的应力变化特征工作面推进20m时，其走向垂直应力特征表明，在工作面开采空间，垂直应力释放于工作面中部顶底板区，应力集中于工作面煤壁和切眼煤壁附近，应力峰值4MPa左右，随着工作面推进，顶板应力释放区域（接近零）继续沿水平和竖直方向增大，工作面前方煤壁应力峰值继续增加，该应力集中区域的范围也随着工作面推进而增大；当工作面推进至120m时，顶板零应力区域延伸至松散层底部上覆岩层，随着工作面继续推进，上覆岩层出现大范围应力释放区，说明上覆岩层发生了大范围破坏。

矿井煤岩体变形失稳问题的研究
章梦涛;潘一山
【期刊名称】《阜新矿业学院学报》
【年(卷),期】1992(011)002
【摘要】本文对矿井中几种变形失稳现象:煤体冲击地压、矿震、顶底板冲击地压及煤与瓦斯突出,分别建立了煤岩体压缩、剪切、拉伸、固液耦合失稳模型及失稳判别准则,初步构画了矿井煤岩体失稳问题的框架.
【总页数】7页(P13-19)
【作者】章梦涛;潘一山
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TD324.1
【相关文献】
1.煤岩体变形失稳破坏条件的研究 [J], 周晓军;鲜学福
2.断层破碎区煤岩体失稳机制与协同控制技术研究 [J], 吕兆海
3.巷道煤岩体蠕变失稳时间预测研究 [J], 许龙星
4.断层破碎区煤岩体失稳机制与注浆耦合控制研究 [J], 吕兆海;来兴平;赵长红;孙欢;闫瑞斌;方贤威;崔峰
5.急斜特厚煤层开采扰动区（MDZ）煤岩体动力学变形失稳过程分析二 [J], 曹建涛;来兴平;崔峰;单鹏飞
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煤巷掘进过程煤层瓦斯运移规律的数值模拟贾真真;冯涛【摘要】The study of gas migration law during tunnel excavation in thick coal seam is of important significance for preventing gas disasters.A coupling model between coal and gas is constructed,and then gas migration law during tunnel excavation in thick coal seam is simulated by means of RFPA software.Results show that the gas seepage field appears around the roadway during tunnel excavation in thick coal seam,gas pressure gradient is axis symmetry and moves forward with the tunnel excavation;the change of gas pressure before working face and in roadway wall are the same,the gas pressure distribution is parabolic in the gas seepage field, the gas pressure gradient around the roadway is largest,and then it gradually increases to the initial gas pressure. With the increase of exposure time of roadway wall,gas pressure and gas flow in the coal seam around the roadway gradually decreases,and finally tends to be stable.%研究煤巷掘进过程中瓦斯运移规律对瓦斯灾害防治具有重要的意义。

开采引起的煤岩粘弹塑陛变形数值模拟沈新普郭丽丽金生吉杜显赫胡舒涵(沈阳工业大学建筑工程学院，辽宁沈阳110178)应用科技晌要]为了研究开采引起煤岩的应力和位移变化趋势，分析蠕变特性对煤岩的影响，本文采用国际大型软件A BA Q U S。

对开采引起的煤岩粘弹塑性变形进行’有限元模拟。

通过对蠕变模型和非蠕变模型的结果选纡对比。

说明煤层开采过程中蠕变的影响不可忽略。

蠕变模型结果表明：顶板岩层不断发生跨落，呈现低应力区，其垂直位移和蠕变应变最大值分别为4．99米和0．727。

煤岩逐渐形成稳定的应力拱，具有的蠕变特性加速了自身的变形，从而起到了卸压的作用。

结果与参考文献的现象相吻合，对预防和防治煤等矿山灾害具有重要的现实意义。

陕键词]煤岩；开采；粘弹垫J生；跨落现在国内外对煤岩应力状态的现场测试有一定的困难。

美国阿拉巴马大学利用全息的干涉测量法对煤岩的蠕变行为特性进行了试验研究，证明此测量法的应用具有高分辨率和低成本的特点。

岳世权等进行了煤岩蠕变特性的试验研究，利用广义的马克斯威尔模型来模拟蠕变益线【2—5l。

但他们都没有将煤岩的蠕变与开采结合起来进行研究。

为了更好地研究蠕变对煤岩的影响，本文利用A B A Q U S软件对埋深300米的煤层开采过程中的粘弹塑性变形进行数值模拟。

结合考虑煤岩的蠕变特性，计算中采用D r uc ker—P r a ge r条件作为煤岩的屈服条件。

分析了煤岩的应力和位移变化及蠕变对其的重要影响，数值结果对煤层的开采提供了参考依据。

1力学模型1．1建立_『I何模型将煤岩模型简化成二维平面应变模型，如图1所示。

整个模型宽400m，顶板厚160m，中间煤层厚5m，底板厚20m。

煤层实际埋深为300m，项板上部承受140m岩石自重的压力。

12模型本构关系前人在进行相关煤岩的模拟时很多采用M ohr—C oul om b准则，但A B A Q U S中M ohr—C oul om b塑性模型主要适用于在单调荷载下以颗粒结构为特征的材料，如土壤，它与率变化无关。