基于RFPA2D的煤层顶板覆岩采动破坏数值模拟
张维峰
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2013(000)018
【摘 要】本文在分析工作面揭露的开采地质条件和岩石力学性能等参数的基础上,运用岩石破裂过程分析系统(RFPA2D)模拟分析了工作面煤层顶板覆岩层采动破坏特征.结果表明采动引起工作面顶板覆岩离层面和纵向破断面的张开和闭合是一个动态演化过程.区域内直接顶初始垮落步距约10m,基本顶的初次来压步距为60～65m,采动冒裂高度为57m.模拟结果为工作面顶板管理及上隅角瓦斯抽采提供了科学依据.
【总页数】2页(P419,417)
【作 者】张维峰
【作者单位】淮北矿业股份有限公司
【正文语种】中 文
【相关文献】
1.基于RFPA2D下覆岩采动裂隙发育特征分析与应用 [J], 曾小英;陈赓;王新建
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5.采动影响下采空区覆岩破坏变形规律数值模拟研究 [J], 王沙沙;魏久传;宋宝来 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第16卷第7期 2007年7月中 国 矿 业CHINAMININGMAGAZINE Vol.16,No.7July 2007
基于UDEC的保护层开采中覆岩移动规律的
数值模拟与分析
郝志勇,林柏泉,张家山,朱传杰
(中国矿业大学能源与安全工程学院,江苏徐州221008)
摘 要:本文利用UDEC310软件对近距离上保护层开采导致的覆岩移动及裂隙发育过程进行数值模拟。真实地反映了在开采保护层过程中覆岩移动及裂隙发育规律。利用UDEC310软件模拟煤层开采引起的覆层移动过程可以预知实际开采中瓦斯运移通道的动态分布,对防止瓦斯突出具有重要的指导意义。 关键词:UDEC;岩层移动;数值模拟;裂隙发育;瓦斯运移 中图分类号:TD325+1 文献标识码:A 文章编号:1004-4051(2007)07-0081-04
Numericalsimulationandanalysisofthelawofoverlayingstratamovement
intheminingofprotectivelayersofcoalseamsbasedonUDEC
HAOZhi2yong,LINBo2quan,ZHANGJia2shan,ZHUChuan2jie(SchoolofResource&SafetyEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou221008,China)
Abstract:NumericalsimulationwasconductedusingUDEC310forthemovementofoverlayingstrataandfracturedevelopmentcausedbytheminingofupperprotectivelayersofcoalseamswithclosequarters1Theresultsreallyreflectedthelawofoverlayingstratamovementandfracturedevelopment1ThedynamicdistributionofgasmigratingChannelduringtheminingofcoalseamscanbepredictedbythesimulationofoverlayingstratamovementcausedbytheminingofcoalseamsusingUDEC3101Thishasimportantguidingsignificanceonthepreventionofgasoutburst1 Keywords:UDEC;stratamovement;numericalsimulation;fracturedevelopment;gasmigration1
特厚煤层分层开采覆岩结构破坏与运动特征的研究
摘要：老虎台矿开采煤层平均厚度55.5米，最厚达110m，埋深1300m，采煤方法为“走向长壁下行分层放顶煤”。分层开采重复扰动破坏煤层覆岩结构破坏和运动特征十分复杂，并因此引发矿震和充水离层水害事故发生。本文通过采用数值模拟、EH-4物探和微震监测方法，对43005、63007和83003等典型工作面开采后覆岩结构破坏和运动特征进行综合研究，并得出确切结论，为矿井合理规划设计，进行矿震和离层水害治理，提供科学依据。
关键词：分层开采；数值模拟、物探、微震；覆岩破坏运动特征
1数值模拟分析
1.1 83003工作面覆岩破坏与运动数值分析
83003工作面位于老虎台矿井田西部，东邻中部采区，西至井田边界，南为F25断层，北部位“保城限采”煤柱，上部为78001、78002、83001及83002已采综放面，下部为五分层煤层及底板凝灰岩，开采标高-740～-826，工作面走向长度603m，倾斜长度165m，平均煤厚11.8 m。根据83003工作面实际地质条件和顶底板岩性，建立工作面物理和UDEC数值计算模型。
通过数值模拟分析，矿井西部第五个工作面（83003）开采后，地表沉陷区域最大下沉量增大至20～30m，地表下沉量增加了4～10m；F25断层上、下盘发生了相对滑动，在煤层顶板沿
断层面230m范围内，F25断层滑移量达到5～7m，由煤层顶板230m向上至断层露头，断层上盘的位移量较小，为2～3m；各分层开采的覆岩破坏高度为采高的6.8～7.9倍。83003工作面开采后，覆岩破坏高度达到635～670m，为工作面累计采放高度的7.0～7.4倍，裂隙带距地表232～264m，裂隙带未发育至地表。
1.2工作面覆岩破坏与运动数值分析
63007工作面位于井田东部西翼，东邻55003工作面,西邻63005已采工作面，南为55005-2规划面，北部为井田界限，上部为58003、55001、63002已采工作面，下部为五分层煤层及底板凝灰岩。工作面走向长度385m，倾斜长度200m。依据该工作面实际地质条件和顶底板岩性，建立工作面物理和UDEC数值计算模型。
第２７卷第２期 ２０１２年６月 矿业工程研究 Ｍｉｎｅｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｖ０１．２７ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２０１２ 厚松散含水层下重复采动覆岩破坏规律分析 许文松，常聚才 （安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南２３２０００） 摘要：在厚松散含水层下采煤时，由于含水层可传递上覆表土层的载荷，导致工作面容易产生溃砂、突水事故．为了避免在回 采过程中发生溃砂、突水事故，结合朱仙庄煤矿８６４工作面的实际条件，建立复合隔水关键层的力学模型，采用数值模拟对厚松散 含水层下特厚煤层分别在上分层２．５，３．０，３．５，４．０ ｍ综采、下分层６．５，６．０，５．５，５．０ ｍ综放和一次性全厚放顶煤进行开采，确定安 全开采的方案．研究结果表明：在上分层为３ ｍ下分层６综放时，裂缝带发育的高度最低、覆岩破坏的最终形态最缓和，在工作面回 采过程中最为安全． 关键词：松散含水层；隔水关键层；导水裂隙高度；数值模拟 中图分类号：ＴＤ８２３．４９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—５８７６（２０１２）０２—００２３—０４ 我国的华东、华北地区普遍存在第四纪、第三纪松 散含水覆盖层，受其影响，煤层顶板采动裂隙分布及其 演化过程具有复杂性和多样性，为煤层的安全高效开 采提出了新课题．在两淮地区，新生界松散层底部含水 层是厚松散含水层下煤矿开采的主要充水水源之一， 尤其是松散层下部的含水砂砾层，同矿井安全开采密 切相关 ． 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开 采规程》由于采深较浅，松散含水层富水性较弱，含水层 水头压力较小，松散层底部具有一定厚度的黏土隔水 层，基岩风化带基本上是隔水的，在设计防水安全煤岩 柱时一般不考虑含水层水头压力问题 ．因此，在现实 的生产中就产生了矿井异常突水事故．例如，安徽省宿 南矿区的祁东煤矿，在最小防水煤柱垂高较原设计大３ ｍ条件下，首采工作面发生十分罕见的异常突水事故． １ 上覆岩层地质特征 通过勘探资料表明，华中地区宿州煤田的朱仙庄 煤矿，矿井南部的８６采区，新生界第四纪松散含水层 平均厚约为２４６ ｍ，在垂直方向上存在４个含水层组， ３个隔水层组．其中，三隔主要由粘土、砂组成，厚度平 均为７５ ｍ，且分布稳定．“四含”岩性由半胶结砂和粘 土夹砾石组成，砾石成份以灰岩为主，砂砾次之，含粘 量较高，颗粒组成不均匀，级配良好，渗透性能差． １．２复合隔水关键层的力学模型与分析 １．２．１ 力学模型 根据现场覆岩结构，对力学模型进行简化如下： （１）采用力学平面应变理论分析模型；（２）将模型中的 不同岩性的岩层分为２类：一类为坚硬岩层，另一类为 软弱岩层．假设各种坚硬岩层的几何参数和岩性是相 同的：泊松比为ｔ， ，弹性模量为Ｅ ；各软弱岩层的几 何参数和岩性是相同的：泊松比为，弹性模量为Ｅ ；各 个岩层的厚度均为ｈ．（３）复合隔水关键层的上部的 水压和覆岩压力为均布载荷，集度为ｇ；（４）两端为固 支．其简化力学模型如图１所示：上表面受均布载荷作 用的两端固支梁，跨度为工作面推进距，Ｊ，横截面的高 度为５ ，从下往上分别为软岩、硬岩、硬岩、硬岩、软 岩，宽度为单位长度 Ｊ． 收稿日期：２０１２—０４—１６ 基金项目：安徽省杰出青年基金资助项目（１１０８０８５Ｊ０２） 通信作者：常聚才（１９７９一），男，山东ｌ临沂人，博士，副教授，研究方向：从事采矿方面研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｊｃｍｉｎｅｃｏａｌ＠１６３．ｃｏｒｎ
