近距离煤层群上行开采裂断拱演化规律及数值模拟

建材发展导向2018年第17期541　上行开采判定方法的不足与规则1.1　方法与不足比值判别法。

这个方法是确定煤层的开采高度后，用它除以煤层之间的层间距，根据得到的数值，分析开采是否具有可行性。

且该方法经过实践，会用采动影响系数给出最后的判断。

这个方法虽然便于操作，但也有明显的不足，即分析中未针对特定的煤层条件，设计内容宽泛，以及煤层的层间距为最小值，最大值、解放层的范围不明确。

“三带”判别法：该方法主要适用的工作面是长臂垮落的工作面，以及采集深度与高度是25∶1时，在整个工作面划分出影响区、弯曲带等。

用这个方法判断的目的是，保证上部每层的连续，而若想使用这个方法，需要满足的要求是，冒落带内的岩层是破碎的，岩层不连续，开采中各结构无法保持完整。

它操作中的不足是，冒落带宽度的计算盲目，未贴近煤层的基本情况。

围岩平衡分析法：它的使用，是为保证上层媒体的连续，而根据该方法现有的思路，认为下部煤层靠近关键的岩层，这部分岩层被称作是关键层，满足这个条件后，可以用上行开采的方式开采，但其仍会受到限制。

我国很多煤层开采中，都呈现出了大采高的特征，且大部分采高都在下部煤层内，增加了下部煤层的覆盖面，上部媒体的连续很难保证。

数据统计分析法：这是根据矿区内的综合数据，运用方程计算，求出煤层之间的层间距。

它的不足是，计算机中会借鉴过多的经验，缺少针对性，增加了操作的局限性。

1.2　规则其规则是上行开采判定准则，这个准则的制定，是以保证上部每层的安全开采为前提，减小下部煤层开采对其的影响，保证媒体的连续。

2　可行性分析文章对开采可行性的分析，是以某煤矿为例，结合计算，分辨操作的可行性。

2.1　煤矿基本情况该煤矿共有三层矿层，由上至下的顺序是5-1、5-2、8，在最上的煤层内，存在次要可开采层，它的厚度在0.25到3米之间，为中厚，它的顶板与底板有同有三种岩石类型，包括泥岩、砂质岩、砂岩。

第一层与第二层之间的间距在0.55到7.6米之间，第一层与第三层之间的间距是29.7到62.7米之间。

近距离煤层开采围岩破坏规律分析随着我国经济的不断发展，煤炭作为我国主要的能源资源一直扮演着非常重要的角色。

煤炭的开采对于促进工业生产和经济发展有着极为重要的意义。

而近距离煤层开采作为煤炭开采的一种重要方式，具有矿床资源丰富、成本低廉、开采效率高等特点，因此在我国煤炭开采中占有重要的地位。

近距离煤层开采过程中，围岩破坏一直是一个亟待解决的问题。

由于煤矿地质条件复杂，采煤工作面附近的围岩在采煤过程中会出现不同程度的破坏。

围岩破坏不仅对煤矿开采工作的安全性和效率造成影响，同时也对周边环境和生态系统造成一定的影响。

对于近距离煤层开采围岩破坏规律的分析和研究显得尤为重要。

近距离煤层开采围岩破坏主要表现为岩层断裂、冒顶、顶板沉陷等现象，这些问题严重影响着采煤工作面的安全性和生产效率。

对围岩破坏的规律进行分析和研究，有助于采取相应的技术措施和工程手段，有效地减少煤矿开采过程中围岩破坏所带来的安全隐患，保障煤矿开采工作的安全稳定进行。

围岩破坏的规律受到多种因素的影响，主要包括地质条件、采煤工艺、开采参数等多个方面。

地质条件是最为重要的因素之一。

不同地区的煤矿地质条件存在着巨大的差异，地质构造、矿层厚度、围岩性质等因素都会直接影响围岩破坏的程度和方式。

采煤工艺也是围岩破坏的关键因素。

不同的采煤工艺会对围岩产生不同的影响，影响围岩破坏规律的形成和发展。

开采参数的选择和调整也对围岩破坏起着重要作用。

合理选择和调整开采参数，可以有效地减少围岩破坏的程度，降低煤矿开采过程中的安全隐患。

围岩破坏的规律分析需要综合考虑以上各种因素的影响。

具体来说，可以从以下几个方面进行分析。

对围岩破坏过程中的力学原理和机制进行研究。

围岩破坏是一个复杂的力学过程，了解围岩破坏的力学原理和机制是进行规律分析的基础。

力学原理和机制的研究可以为围岩破坏规律的分析提供理论基础和指导。

对煤矿地质条件进行深入的调查和分析。

地质条件是影响围岩破坏的重要因素，了解煤矿地质条件可以为围岩破坏规律的分析提供基础数据和依据。

- 89 -工 程 技 术０　引言煤层开采以后形成采空区，由于煤层的开采，上覆岩岩层松动会形成很多裂隙，如果地下水或地表水顺着裂隙进入采空区，会严重威胁矿井工人的安全，因此对裂隙发育规律的研究具有十分重要的意义。

国内外很多学者对上覆岩裂隙的发育规律进行了研究[1]，虽取得了一定的成果。

据现有资料查证，前人采用材料相似模拟、钻孔法探测、经验类比、经验统计等方法对浅部煤层进行研究，可以得出上覆岩的发育规律[2-4]。

但对上覆岩岩层岩性、前期存在的裂隙构造产生的继发性问题考虑较少，需要进一步分析研究。

目前，尤其是对水库下、中厚煤层大采高开采的裂隙发育规律研究更少。

该文考虑了基于岩层岩性、原生裂隙等前提条件，利用UDEC 数值模拟法对水库下、中厚煤层进行裂隙演变发育进行研究，为类似地质条件下的煤层开采提供理论指导，并防治水灾的发生。

１　Ｎ１Ｓ１综采工作面概况研究区N1S1工作面位于3台子水库下，水深15 m 左右，上覆岩主要包括砂岩、泥岩、油页岩等多种岩层，工作面采用综采的开采方法，煤层厚度为15 m，开采深度为430 m，工作面长度为280 m，采放高度为15 m。

其上覆岩原生裂隙有4条，具体信息见表1。

表1 N1S1工作面原生裂隙参数坐标X １（ｍ）Y ２（ｍ）X ２（ｍ）Y ２（ｍ）裂隙１２３０１０３２５５３２５裂隙２３０５ １０３３３０９０裂隙３３００２４０３３０４２０裂隙４３２０２１０３８５３３０２　采煤工作面的数学建模模型设计：研究开采进程中上覆岩裂隙发育规律，首先要确定研究区范围，即模型大小。

模型尺寸越大，在开采的进程中对边界的影响就会越小，但是在建模的过程中，一个模型过大会严重降低计算机设备运行的速度，严重时会导致卡进、死机的情况，难以较好地完成模拟计算。

因此在确定模型范围时，遵循“对所要研究的问题的结果不会产生显著的影响”的设计计算原则。

经过筛选多次模拟最终确定模型的长度为600 m，高度为500 m。

近距离煤层开采围岩破坏规律分析随着能源需求的不断增加，煤层开采已成为社会的必需，而近距离煤层开采具有效率高，成本低等优势。

但是，由于近距离煤层开采过程中，煤层围岩不断受到破坏，如何合理掌握煤层围岩的破坏规律，对于确保煤层采矿的安全和高效具有重要意义。

近距离煤层开采主要采用硬岩隧道掘进等工法，其原理是对煤层进行切割，通过对煤层切割压实的地层进行力学控制，实现对煤层的开采。

然而，这种开采方法在其过程中会受到许多自然因素的影响，如地质构造、地下水、浅埋层控制等，这些因素会导致围岩出现不同程度的形变、破裂和塌落。

首先，煤层切割过程中对煤层周围地层施加的直接力和封闭应力会导致围岩形变和破坏。

在煤层开采过程中，围岩的应力状态是复杂多变的，通常是三向应力，而煤层的物理力学性质又是不均匀的，这导致了围岩的应力状态会表现出明显的非线性特征。

因此，煤层围岩在遭受开采压力后，会出现压缩、弯曲、拉伸等形变现象，进而加剧围岩的破坏。

其次，煤层开采过程中，地下水位的变化也会对围岩产生一定的影响。

在开采过程中，煤层中的地下水流动和分布变化，由于煤层非均匀性，导致地下水压力产生了明显的梯度和差异，进而对围岩产生一定程度的破坏。

具体表现为围岩的开裂、表面破碎、塌落等。

最后，低地应力控制下的破坏是围岩破坏规律的重要表现形式之一。

在近距离煤层开采中，地层深度浅，应力状态为低地应力，且围岩物性相对较弱，因此在受到开采压力的作用下，往往会表现出裂纹扩展、破坏扩散、塌方崩塌等低地应力控制下的破坏特性。

综上所述，近距离煤层开采过程中，所采用的开采技术对煤层周围地层产生了明显的力学和水文动力学效应，导致围岩出现多种形式的破坏，并且这些破坏特征还会相互影响。

因此，对围岩破坏规律的全面分析，将有助于工程师们制定合理的围岩支护方案，从而确保煤层开采的安全和高效。

开采与设计房采采空区上方近距煤层反程序开采数值仿真顾铁凤(太原理工大学理学院工程力学系,山西太原030024)[摘　要]　基于神东矿区寸草塔矿的近距煤层赋存条件,应用A N S Y S 仿真方法研究以往房采采空区上方的近距煤层反程序开采的可行性。

其主要结论是:(1)下部2-2上煤房柱开采后,留设6m 煤柱稳定,其顶板稳定未垮落;(2)2-1中煤层可用反程序长壁开采;(3)2-1中煤层长壁开采时,底板保持稳定;(4)2-1煤层开采时,地表最大下沉613m m ,最大水平移动13.6m m 。

数值仿真研究成果证明,在2-2上房采煤柱采空区上方反程序开采2-1中煤层是安全可行的。

[关键词]　房采采空区;近距煤层;反程序开采;顶(底)板稳定性;数值仿真[中图分类号]T D 823.81 [文献标识码]A [文章编号]1006-6225(2011)01-0032-04N u m e r i c a l S i m u l a t i o no f U p w a r dMi n i n g C o a l S e a m N e a r o v e rG o bL e f t b yR o o m a n dP i l l a r Mi n i n gG UT i e -f e n g(E n g i n e e r i n g M e c h a n i c a l D e p a r t m e n t o f S c i e n c e S c h o o l ,T a i y u a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e ＆T e c h n o l o g y ,T a i y u a n 030024,C h i n a )A b s t r a c t :A N S Y Sw a s a p p l i e dt o r e s e a r c h i n g t h e f e a s i b i l i t y o f u p w a r d m i n i n g c o a l s e a mn e a r o v e r g o b l e f t b y r o o ma n d p i l l a r m i n i n g b a s e d o nc o a l -s e a m o c c u r r e n c e c o n d i t i o n o f C u n c a o t a C o l l i e r y i n S h e n d o n g m i n i n g f i e l d .M a i n r e s u l t s w e r e l i s t a s f o l l o w s .(1)6mc o a l p i l l a r a n di t s r o o f k e p t s t a b l e a f t e r l o w e r 2-2-u p p e r c o a l s e a m w a s m i n e d b y r o o ma n d p i l l a r m i n i n g m e t h o d ;(2)2-1-m i d d l e c o a l s e a m m i g h t b e m i n e db y u p w a r dm i n i n g m e t h o d ;(3)f l o o r o f 2-1-m i d d l e c o a l s e a mk e p t s t a b l e b y l o n g w a l l m i n i n g m e t h o d ;(4)i n 2-1-m i d -d l e c o a l s e a mm i n i n g ,m a x i m u m s u r f a c es u b s i d e n c ew a s 613m m ,m a x i m u m h o r i z o n t a l m o v e m e n t w a s 13.6m m .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t u p w a r dm i n i n g c o a l s e a m n e a r o v e r g o b l e f t b y r o o ma n d p i l l a r m i n i n g w a s s a f e a n d f e a s i b l e .K e yw o r d s :g o b l e f t b y r o o ma n d p i l l a r m i n i n g ;c l o s e c o a l s e a m s ;u p w a r d m i n i n g ;s t a b i l i t yo f r o o f (f l o o r );n u m e r i c a l s i m u l a t i o n[收稿日期]2010-10-18[基金项目]国家科技支撑计划项目(2007B A D 29B 02);山西省科技攻关项目(200631118-02);山西省自然科学基金(200601047)联合资助[作者简介]顾铁凤(1961-),女,辽宁北镇人,硕士,副教授,从事工程力学的教学科研工作。