刀柱采空区上行开采应力分布规律数值模拟

发布时间：2021-03-28 03:24

　　针对大同矿区刀柱采空区安全上行开采问题,运用UDEC数值模拟软件研究了刀柱采空区形成时和上行长壁开采过程中采场应力分布特征以及刀柱煤柱的塑性区分布规律。研究表明:下煤层刀柱开采引起刀柱煤柱应力集中;上行开采引起刀柱煤柱应力分布的进一步演化,根据各刀柱煤柱受采动应力的影响将其分为应力降低区、应力升高区和应力稳定区;主关键层初次破断时,超前位于上行工作面下方的刀柱煤柱应力峰值及塑性区分布范围达到最大。晋华宫矿刀柱采空区上行开采底板位移观测情况验证了研究成果的可靠性。 

【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

数值模型

下煤层运用刀柱法开采，覆岩重力转移至刀柱煤柱，引起刀柱煤柱的应力升高表现为应力集中。其中，靠近刀柱采空区中央部分的刀柱煤柱受力大于两侧，明显大于边界煤柱处。刀柱采空区域所受压力接近零表现为卸压，应力集中区与应力卸压区在水平方向上交替出现。下煤层应力分布由采动前的原岩应力状态演化为新的波动平衡状态。2.2 上行开采过程中应力分布演化特征

图3(a）为上行工作面推进80 m，亚关键层初次破断时的应力分布图。从图中可以看出：上行工作面超前支承压力峰值为10.5 MPa，影响范围37 m，三、四刀柱煤柱受上行采动应力的影响，应力出现明显升高，应力峰值分别由上行开采前的15.6、15.5MPa升高到20.8、18.5 MPa。位于上行工作面采空区下的一、二刀柱煤柱应力减小，分别由上行开采前的14.6、15.6 MPa降低到6、9.9 MPa。位于上行工作面采动应力影响范围外的五、六刀柱煤柱应力变化不大。图3(b）为上行工作面推进155 m，主关键层初次破断时的应力分布图。上行工作面超前支承压力峰值为13.9 MPa，影响范围约60 m。受上行采动应力的影响，五、六刀柱煤柱应力明显升高，应力峰值分别由上行开采前的14.6、13.6 MPa升高到28.3、17.8 MPa。位于上行工作面采空区下的一、二、三、四刀柱煤柱应力处于低应力状态。


本文编号：3104787