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煤矿顶板采动破坏高度模拟与实测技术研究

发布时间:2018-12-12 13:31
【摘要】:针对工作面开采后顶板采动破坏带探测难题,为了掌握开采引起的顶板岩层裂隙发育高度,确保含水层下煤层安全开采,先采用经验公式预计、FLAC3D数值模拟等方法,对阳城煤矿实际工作面顶板采动裂隙发育高度进行计算和模拟,再运用"钻孔双端封堵测漏装置"进行现场实测,对经验公式预计和数值模拟结果进行验证,并使三者结果进行相互比对。研究表明:(1)顶板采动破坏带发育高度的理论公式预计值为41.3m,数值模拟结果为33.92m,现场实测结果为37.67m;数值模拟结果与现场实测所得结果基本接近,而经验公式预计的结果偏于保守,综合考虑,确定该工作面顶板岩体采动最大破坏高度为37.67m;(2)随着工作面推进,顶板塑性区不断增大,当工作面推进至90m时,顶板岩体裂隙发育高度已经达至上限值33.92m,此后不再增加,塑性区最大高度呈一条与煤层顶部近似平行的直线,且顶板塑性区变化与最大主应力的变化趋势一致;(3)从煤层倾向切面来看,顶板塑性区发育高度形状近似成"马鞍形",这与实际相吻合。综上所述,该煤矿顶板采动破坏高度模拟与实测结果,可指导煤矿安全生产,并为矿井防治水提供重要的科学依据,具有重要的实用价值。
[Abstract]:In view of the difficult problem of detecting the roof mining failure zone after mining, in order to grasp the height of crack development of roof strata caused by mining, and to ensure the safe mining of coal seam under aquifer, the methods of empirical formula prediction and FLAC3D numerical simulation are adopted first. The development height of roof fissures in Yangcheng coal mine is calculated and simulated, and the experimental formula prediction and numerical simulation results are verified by using "double end plugging and leak detection device of borehole". The results are compared with each other. The results show that: (1) the predicted value of theoretical formula for the height of roof mining failure zone is 41.3 m, the numerical simulation result is 33.92 m, and the field measured result is 37.67 m; The numerical simulation results are close to the field measured results, but the results predicted by the empirical formula are conservative. Considering comprehensively, it is determined that the maximum mining failure height of the roof rock mass of the working face is 37.67 m. (2) with the advance of the working face, the plastic area of the roof increases continuously. When the working face advances to 90 m, the height of the crack in the roof rock mass has reached the upper limit value of 33.92 m, and it has not increased since then. The maximum height of the plastic zone is approximately parallel to that of the top of the coal seam, and the change of the plastic zone of the roof is consistent with the change of the maximum principal stress. (3) the height shape of the plastic zone of the roof is similar to that of saddle, which is consistent with the actual situation. To sum up, the simulation and measurement results of roof mining failure height in this coal mine can guide coal mine safety production and provide important scientific basis for mine water prevention and control, and have important practical value.
【作者单位】: 山东科技大学矿业与安全工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(51034003,51474137)
【分类号】:TD327.2;TD745.2

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本文编号:2374662

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