煤矿采空区在数值模拟中的处理方法
采场空区稳定性数值模拟分析
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为研究采场空区的稳定性，在前期现场调查现场原 岩应力测定室内试验及岩体力学参数工程处理的研究 基础上
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• 应用现代仿真技术与计算机数值模拟技术，利用ANSYS
对
的。
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• 数值模拟结果表明，采空区顶板发生向下位移，采空区
顶板处出现明显的竖直应力集中和水平应力集中。
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• 数值模拟结果表明，采空区顶板发生向下位移，采空 区顶板处出现明显的竖直应力集中和水平应力集中
• 但是没有超过顶板的极限拉应力，因此顶板仍然是稳定
某铁矿采空区稳定性的数值模拟分析
孔学伟（1985—），男，主任，工程师，661000云南省个旧市。
某铁矿采空区稳定性的数值模拟分析孔学伟1徐培良1杨八九2者亚雷2（1.云南锡业股份有限公司；2.云南亚融矿业科技有限公司）摘要某铁矿I 号铜矿带浅部采用浅孔房柱法开采，经过近7a 的开采，从800m 分段至880m分段共形成145个采空区，采空区内存在大量尺寸不等的间柱、点柱、顶、底柱，部分采空区已贯通，空实比约为3∶1，采空区体积之和约为95.2万m 3。
为探讨该采空区的稳定性，在现场调查、室内岩石力学实验及矿岩体质量分级的基础上，采用FLAC 3D 有限差分法，对矿体开采至不同中段时采空区、矿柱等的稳定性及采空区对地表充填制备站的影响进行研究。
结果表明：145个采空区中有18个采空区顶板存在明显的拉应力，且位移量也相对较大，如不及时处理，随着矿柱荷载的不断增加，会导致矿柱失稳破坏，最终引发一系列的地压问题。
研究成果为矿山采空区的治理提供了理论依据。
关键词采空区点柱有限差分应力集中荷载失稳破坏DOI ：10.3969/j.issn.1674-6082.2021.03.062Numerical Simulation Analysis on Goaf Stability of an Iron Mine KONG Xuewei 1XU Peiliang 1YANG Bajiu 2ZHE YaLei 2（1.Yunnan Tin Co.，Ltd.；2.Yunnan Yarong Mining Technical Co.Ltd.）AbstractThe shallow part of No.1copper belt of an iron mine is mined by shallow hole room and pil⁃lar method.After nearly seven years of mining ，145goafs have been formed from 800m to 880m.There are a large number of pillars ，point pillars ，top and bottom pillars in the goafs.Some of the goafs have been connected ，the ratio of air to solid is about 3∶1，and the total volume of mined out areas is about 952000m 3.In order to explore the stability of the goaf ，on the basis of field investigation ，indoor rock mechanics ex⁃periment and rock mass quality classification ，FLAC 3D finite difference method is used to study the stabilityof goaf and pillar when the ore body is mined to different middle sections and the influence of goaf on sur⁃face filling preparation station.The results show that:there are obvious tensile stress in the roof of 18goafs in 145goafs ，and the displacement is relatively large.If not handled in time ，with the increasing of pillar load ，it will lead to pillar instability and failure ，and eventually lead to a series of ground pressure prob⁃lems.The research results provide a theoretical basis for the treatment of mined out areas.Keywordsgoaf ，point column ，finite difference ，stress concentration ，load ，instability failure总第623期2021年3月第3期现代矿业MODERN MININGSerial No.623March .2021矿体在开采条件下引起的应力二次分布以及矿岩移动变形规律都非常复杂，仅仅从理论方面对其进行计算分析，很难客观而全面地反映研究对象的变化过程，必须借助理论计算之外的其它研究手段［1-3］。
采空区问题的数值模拟方法
·194·
( 第 43 卷第 12 期)
分析·探讨
力学参数，为确保建立的模型符合实际要求，需要对 参数进行多次调整。建模方法上可以运用软件自带 的编程语言，也可以用建模功能较强的软件( 如 Auto cad、Ansys、Surfer 等) 做前期处理，最后通过接口 导入到所用软件之中。
建立模型之后，根据工程需要对模型进行开挖、 加载、注浆充填等模拟，一般采空区问题主要涉及到 地基稳定性评判、注浆充填、施加建筑荷载、水岩流 固耦合、残余沉降等问题。
项 目 基 金: “ 十 一 五 ”国 家 科 技 支 撑 计 划 重 点 资 助 项 目 ( 2006BAC09B01)
方便、有效地辅助工程的设计与实施。 1． 1 采空区活化机理及影响因素
当前采空区主要是长壁开采形成的采空区和房 柱式开采形成的采空区，二者在变形机理上略有不 同，前者主要因为砌体梁结构的失稳和覆岩空隙、裂 缝、离层以及破碎岩块的再压密，后者主要因为煤柱 的失稳变形［3］。
软件名称 ABAQUS
RFPA
ANSYS COMSOL MULTIPHYSICS UDEC2D /3D PFC2D /3D FLAC2D /3D
对模型计算时，可以根据软件自带的精度运算， 也可以根据需要人为的设定计算时步，计算结束后， 可以结合 Tecplot、Surfer、Auto CAD 等软件对结果进 行后处理以得到更为形象直观的图形。
2 采空区问题模拟软件简介
数值模拟软件已广泛应用于矿业工程的各个方 面，现阶段应用于采空区问题模拟的软件主要有以 下几种，见表 1。
采空区的活化因素可分为内在影响因素和外在 ห้องสมุดไป่ตู้响因素，内在影响因素主要有采煤方法、顶板管理 方法、采空区尺寸、覆岩岩性、采深、采厚、开采时间 等; 影响采空区活化的外在因素主要有地面建筑物 荷载、地下水和风化作用、邻区开采、地震作用等，在 有的矿区，遗煤自燃问题也是影响采空区稳定性的 重要因素之一。 1． 2 模拟中所涉及到的问题
煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析
煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析孟召平;张娟;师修昌;田永东;李超【摘要】煤矿采空区岩体渗透性是煤矿采空区煤层气抽采设计的基本参数.从煤矿采空区岩体变形-破坏特征分析入手,通过理论分析研究了岩体渗透性与应力之间的耦合关系和模型,揭示了采空区岩体应力-应变和渗透性分布规律.研究结果表明:不同岩性岩石的渗透性在全应力-应变过程中为应变的函数,采空区岩体渗透性决定于岩体破坏程度和断裂的张开度,基于采空区岩体应力-应变导致断裂开度变化,推导了采空区岩体渗透系数与应力之间的三维关系与模型;应用FLAC3D计算软件,对采空区岩体应力-应变-渗透性进行了数值模拟计算,分析了采空区岩体的变形破坏的分区分带特征,在纵向上自上而下形成弯曲下沉带、断裂带和垮落带;在横向上划分为原岩应力区、超前压力压缩区、卸载应力区和岩体应力恢复区;揭示了采空区岩体渗透性分布与采空区岩体应力-应变和破坏规律相一致的特征.无论是垂直渗透系数比(Kz/Kz0),还是水平渗透系数比(Ky／Ky0),均随着距开采煤层垂直距离的增大,采空区岩体渗透性逐渐减小,且采空区边缘的渗透系数较大,采空区两侧煤柱区岩体渗透性显著降低.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)008【总页数】9页(P1997-2005)【关键词】煤矿采空区;应力-应变;破坏特征;渗透性【作者】孟召平;张娟;师修昌;田永东;李超【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北宜昌443002;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006【正文语种】中文【中图分类】P618.11随着煤层气勘探工作的不断深入，为保证煤层气勘探开发的持续性发展，抽采煤矿采空区煤层气，已成为煤矿区煤层气的重要资源之一。
对采空区注浆处理的数值模拟与评价
全国中文核心期 刊
路基 工程
２０ ０ ６年第 ６期 （ 总第 １９期 ） ２
对采 空区注浆处理 的数值模 拟与评 价
闵 卫 鲸
谢
强
邱 恩喜
（ 铁道第二勘察设计 院 四川成都 ６ ０３ ）（ １０ 西南交通大学 土木工程学院 ） １
２ 数值 模型 的建 立
图 １ 计算 模 型 几何 尺 寸 图 （ 单位 ： ｍ）
方向的变形 。分析过程 中模拟 了加 固宽度分别是 ２ ０ｍ、３ ０ｍ、４ ０ ｍ、５ ０ ｍ、６ 五种 充填 情 况 下 ０ｍ 的沉降变形。 （ ）岩体 的物理 力学参数按室 内试验及经验 ３ 取值 ，如 表 １ 。
闵卫鲸 ，男 ， 高级工程师 ，硕士 。
（ ） 当采空区的设计加固宽度 ６ １ ０ｍ时 ，地面 沉降如图 ２ 。由于空洞 的塌陷 引起周 围地表 的沉 降 ，空洞上方 的沉降最大 ，同时岩土体下沉量由采 空区至非采空区 （ 或者充填 区 ）是 逐渐减小 。空 洞顶的沉降量 １ｍ ｍ，线路 中心地表几乎不受空洞
表 ｌ 岩体的物理力学参数表
Ｆ Ａ ３ 是二 维 的有 限差 分程 序 Ｆ Ａ ２ Ｌ Ｃ Ｄ Ｌ Ｃ Ｄ的扩 展 ，能够进行岩石 、土质和其他材料在达到屈服极 限后经历塑性变形的三维空间行为分析 ，为岩土工 程 领 域 求 解 三 维 问 题 提 供 了 一 种 理 想 的 分 析
维普资讯
闵卫鲸等 ：对采空区注浆处理的数值模拟与评价
－ ５－ ２
塌陷的影响 ， 线路 中心地表沉降几乎为零。
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数值模拟在采空区防灭火安全中的应用
拔 、 紫
公路 高边坡灌浆施工可以分 为 自由段灌浆与锚 固段 灌浆 ，灌浆是预应力锚索技术施工 中的重要施工环节 ， 其 质量与预应力锚索技术的稳定性有着直接性联系。 灌浆 中 常采取 的灌浆材料为水泥浆 ， 其具有高强度、 易灌注 、 膨胀
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糕 旗 娥 猁 雠 悸卜 ． 擞 模 绑 匏 锵 觞 浇 筑 溅 蠢 镑 援
绞 线磨 损等 状 况 ， 对 于有 质量 问题 的钢 绞线 应及 时 更换 。 ４ ． ３ 灌浆 、 预 应 力 张拉 以及 封 锚施 工 操作
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３ 】 杨 焱． 孤 岛综放面采空区“ 三带” 数值模拟与实测研究『 ｊ １ ． 煤炭 １ ７ ． ４ ％， １ ６ ． ３ ％， １ ２ ％和５ ． ４ ３ ％，回风一侧也按 照Ｆ ｉ ｅ ｋ 定律 降 【
技术， ２ ０ ０ ９ ， ２ ８ （ １ ０ ） ： ４ １ － － ４ ３ ．
（ 上接 第３ ７ 页）
企 业 技 术 开 发
２ ０ １ ４ 年１ 月
将采空 区与工作面水平距离 相同的所有点 的氧浓度 低 ， 向采空区深部依次呈现递减趋势。 最大值 ， 及漏风强度最小值绘 出极限边 界 ， 图中氧浓度为 ②利用数值模拟结果， 对金泉矿业公 司４ ０ １ １ ２ 综放采 Ｃ … 渗 流 速度 为 Ｑ 一， 然后 将 漏 风 强 度线 和 氧 浓 度 限叠 加 ， 空 区危 险 区域 进行 划 分 ， 确定 了该 采 空 区 的危 险 区 域 为进 结合计算值确定４ ０ １ １ ２ 采空区 自燃三带区域。三带区域划 风侧２ ２ ～ １ ２ ６ ｉ ｎ 的范围 ， 回风侧１ ３ ～ ７ ６ Ｉ Ｔ Ｉ 的范围 ， 为进一步防 分 图如 图３ 所示 。 灭火安全提供 了数据支持。
王台铺煤矿综放采空区流场的数值模拟与三带观测分析
ｓ ｇ ｓ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｒ ｎ ｐ ｒ ｕ ｄ ａ ａ ｅ ２ ０ ｒ ｉ ｇ ｆ ｃ ｆ Ｗ ａ ｇａ ｐ ｏ ｌ ｍｉ ｅ ａ ｉ ｃ ｅ ｇ ｏ ｉ ｅ ｐ ｇ ｈ ｏ ｙ ｉ ｏ ｏ ｓ ｍｅ ｉ ，ｔ ｋ ３ ４ ｗｏ ｋ ｎ ａ ｅ ｏ ｎ ｔｉ ｕ ｃ ａ ｎ ｔ Ｊｎ ｈ ｎ ｆ ‘ ｎ
Ｎｕ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｍ ｒ ｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｎｄ Ｔｈｒ ｅ Ｚｏ ｓ Ｏｂ ｅ ｖａ ｉ ｎ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｆｕ ｌ ｅ ｈａ ｉ ｅ Ｍ ｉ ｄ－ ｕｔ ｅ ｎｅ ｓ ｒ ｔｏ ｌ ｓｓ ｏ ｌｙ Ｍ ｃ ｎ ｚ ｄ ｎｅ ｏ Ａｒ ａ Ｆｌ ｅ ｏｗ ｅｄ ｎ ａ ｔ ｉ Ｆｉｌ ｉ Ｗ ｎｇ ａ ｐｕ Ｃｏａ ｉ ｅ ｌＭ ｎ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｎ ｄ ｏ ｔａ ｅ ｙ ｒ ｓ Ｍｉ ｅ — ｕ ｒ ａ；Ｔ ｒ ｅ ｚ ｎ ｓ ｕ ｒ ａ ｉ ｌｔ ｎ；Ｄｉｔ ｂ ｔ ｎ ｏ ｘ ｇ ｎ ｄ ｎ ｉ ｈ ｅ ｏ ｅ ；Ｎ ｍｅ ｉ ｌｓ ｃ ｍｕａ ｉ ｏ ｓｒ ｕ ｉ ｆ ｙ ｅ ｅ ｓ ｙ ｉ ｏ ｏ ｔ
Ｚｈ ｎ ａ ｇ ｎ ＬｉＸｉ ｘｎ Ｈｕ Ｐ ｎ ａ ｇ Ｘｉｏ ａ ｇ ｎ ｉ ｅｇ
（ ｒｖｎｉ ｎ ｕｅＴ ｃ ｎｃｌ ｕｄ ｎ ｅＣ ｎ ｅｏ ｏｌ ｎ ａ ｎ ｔ ｉ ｓ ｒ ｆ ｈｎ ｚｏ ） Ｐ ｅｅ ｔ ｎａ ｄＣ ｒ ｅｈ ｉ ｉａ ｃ ｅ ｔ ｎＣ ａ ＭｉｅＧ ｓａｄＷａｅ Ｄｓ ｔ ｅ ｇｈｕ ｏ ａＧ ｒ ｒ ａｅ ｏＺ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｌｗ ｔ ｅ ｔ ａ ｄ ｌｏ ｕ ｌ ｃ ａ ｉｅ ｎ ｄ．ｕ ｒ ａ ｆ ｗ ｅｄ ｗａ ｅ ｐ ｂ ． ｔ ａ ｔ Ｆ ｏ ｍａｈ ｍａ ｉ ｌｍｏ ｅ ｆｆ ｌｙ ｍｅ ｈ ｎ ｚ ｄ ｍｉｅ ｏ ｔ ａ ｅ ｏ ｆ ｌ ｓ ｓ ｔｕ ｙ Ｕ ｃ ｌ ｉ
某矿复杂采空区群稳定性数值模拟研究
的研究 。在对采空 区群及 其开采环境现场调研 的基础 上 ， 进行 了现场点荷 载试 验与室 内单轴抗 拉 、 抗压强度实验 ， 获得岩体力学参数 。采用 三维 有限元方 法对该 矿进行 数值模 拟 ， 模 拟结 果表 明 ： 该 矿采空 区稳定性偏低 ， 部分空 区顶板 出现 拉应 力集 中 ， 有 可能 出现顶板 冒落 。根 据分析 结果 ， 提出 了相应安全对策 ， 为矿 山的安全生产起 到指导作用 。 关键词 ： 矿； 采 空区群 ； 稳定性 ； 有限元数值模拟
塌陷， 造成生命财产的损失 ， 并会导致下一步矿山不 能正 常生 产 ， 造 成 巨 大 间接 经 济损 失 。采 空 区 的存
在对 矿 山生 产 安 全 、 资 源 合 理 开 采 和 环 境 保 护 造 成
了严 重 的潜在 危 害 。
对 于采 空 区稳 定 性 的研 究 ， 目前 应 用 较 多 的 主 要 有 经典 唯 象 学 方 法 、 力学方 法和数 值分析 方法。 经 典 唯象 学方 法 中根据 随机 介 质 理论 而 提 出 的概率 积 分 法 在 采 空 区 稳 定 性 分 析 与 评 价 中 广 泛 应
第２ ９卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 ４月
湖 南有 色金属
ＨＵＮＡＮ Ｎ０Ｎ Ｆ ＥＲＲＯ ＵＳ ＭＥ Ｔ ＡＬ Ｓ
・
采
选 ・
某矿复杂采空 区群稳定性数值模拟研究
曾嫒 媛 ， 任 青 云 ， 刘 泽洲
（ １ ．厦 门紫金 工程设计有限公 司， 福建 厦门 ３ ６ １ ０ ０ ６ ； ２ ．湖 南有 色金属研 究院， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ １ ５ ）
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煤矿采空区在数值模拟中的处理方法刘志河,马其华,曹建军(山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛266510)[摘 要] 针对一般条件下的采空区,依据直接顶冒落和基本顶沉降的状况,将其划分为3个区域。
通过现场观测得出的冒高经验公式和顶板冒落的碎胀值,在数值模拟中,作相应转化,划分出相应的区域,不同的区域采用不同的处理方式,使采空区更加接近现场条件。
[关键词] 采空区;数值模拟;模拟方法[中图分类号]O 241[文献标识码]A[文章编号]1006 6225(2005)06 0004 02A Si m ulativeM ethod of Gob in Nu m erical Si m ulationLI U Zhi he ,MA Q i hua ,C AO Jian j u n(Res ource&Environm ental Engi n eeri ng C ollege ,Shandong Un i versit y of Science &Techn ol ogy ,Q i ngdao 266510,C h i na)Abstrac t :B ased on the cond ition o f i m m ed i a te roo f fa lli ng and ma i n roof settle m en t ,directed t ow ard genera l cond ition ,the gob is d i v i ded into three areas .In nu m erical s i m u l ation ,correspond i ng d i v isi on i s done according to e m pir i ca l equation o f f a lli ng h i gh and the va l ue o f crack and s we lli ng .D ifferente process i ng m odes are adopted i n differente areas so that the gob is c l o ser to rea l conditi on .K ey word s :gob ;nu m erical s i m u l ation ;si m ulati ve m ethod[收稿日期]2005-07-18[作者简介]刘志河(1980-),男,河北邯郸人,采矿工程专业硕士研究生,从事矿山压力与岩层控制方面的研究。
采场围岩的运移变形关系到工作面安全生产、顶板覆岩控制、顶板水防治等方面的问题。
但是传统的研究方法在应用上有很大的局限性,而且消耗的时间长、成本高,很难得到理想的分析结果。
一些大型岩土数值模拟软件的开发,为采场覆岩问题研究提供了新的研究手段。
由于还没有一套较好的专用于采场研究的软件,其他数值模拟软件在煤矿开采,特别是对采空区模拟方面存在很大的不足,使数值模拟在煤矿中的应用受到了很大的限制。
在一些有限元、有限差分等数值模拟程序中,如果没有对采空区进行一定的处理,就不可避免地使直接顶、基本顶及其覆岩在运动和传递力的方式上,与现场相比,发生了很大的变化。
由此,数值模拟的计算结果就必然产生较大的出入。
所以,有必要采取一定的手段,来弥补数值模拟研究方法上的这些不足。
针对这些情况,本文在数值模拟中采空区处理方面做了一些有益地探讨。
1 采空区区域划分工作面推进后,随着支架的移动,直接顶开始冒落,然后基本顶岩梁断裂沉降将采空区冒落的岩层逐步压实。
在推进方向上,根据基本顶岩梁沉降的程度和采空区中冒落的岩层的压实程度,可以把采空区分为3个区域,如图1所示。
图1 采空区区域划分区域 内基本顶岩梁尚未接触采空区内冒落的岩层,直接顶冒落的岩石松散堆积在采空区内;区域 内基本顶岩梁已经接触到采空区内冒落的岩层,是一个从基本接触到逐步压实的过度区域;区域!内基本顶岩梁基本沉降至最大值,采空区内冒落的岩层被压实,其中的应力已趋向于原岩应力。
据此,同样将数值模拟模型中的采空区也划分为这样3个区域。
2 模型区域划分的原则采场上方的岩层冒高有明显的规律性,在一定的采动条件下有确定的数值,不是不可捉摸的。
一些现场实测研究了岩层弯曲沉降时的实际沉降值S A ,将S A 用采高表示,则S A =K s ∀h式中,h 为采高;K s 是这些岩层在未冒落和未发生4第10卷第6期(总第67期)2005年12月煤 矿 开 采CoalM i n i ng T echno l ogy V o1 10N o 6(Ser i es N o 67)Dece m ber 2005剪断情况下,实际沉降值和采高的比例系数,在一般岩层条件下其取值范围是0 35~0 50。
这样由经验公式mz =h-S A K A-1可以得出一般岩层条件下冒高为采高两倍左右的经验公式。
式中,m z为冒高;K A为已冒落岩层的碎胀系数,岩层的碎胀系数根据初步现场观测研究,该值变化于1 25~1 35之间。
由以上条件,推知采空覆岩冒落后的高度变化范围约为2h∀(1 25~1 35)=(2 5~2 7)h也就是说,当基本顶岩梁沉降至约2 7倍采高处,采空区冒落的岩层开始对其有支撑作用;当基本顶岩梁沉降至2 5倍采高处,基本顶岩梁下面的冒落岩层基本处于压实状态,基本顶趋于稳定,不再沉降。
根据上述结论,在数值模拟中作相应的转化,将数值模拟模型中的采空区进行区域划分,3个区域分布如图2所示。
煤层上面单元在煤层开挖后逐渐开始变形,图2中覆岩单元变形至0 7H处时,对应现场采空区基本顶开始触矸,即2 7h处;当覆岩单元变形至0 5H处时,对应现场采空区基本顶沉降至最大值,即2 5h处。
图2 模型中采空区区域的划分3 计算模型在模拟计算的模型中,针对以上不同的区域采取措施进行处理。
一般有两种方法:一是对不同的区域用不同属性的材料加以充填,模拟不同区域冒落的岩层,使其对顶板有支撑作用;二是采用加支撑反力的方法对不同区域进行处理,模拟采空区冒落的岩层对顶板的支撑作用。
本文所建立的模型中采用的是第2种方法。
对区域!部分的顶板加上接近于同水平的原岩应力,区域部分加上有一定梯度的支撑反力,区域 除了工作面附近,不加支撑的载荷。
模拟结果的剖面图如图3、图4所示。
图3采空区经过处理后的模拟结果图4 采空区未经处理的模拟结果(下转12页)5刘志河等:煤矿采空区在数值模拟中的处理方法2005年第6期再进行推广。
煤柱开采既涉及开采方法,同时也涉及地面保护,其生产成本必定有所增加。
因此,煤柱开采是长远效益与企业现实效益的结合,须制定相关的政策予以鼓励,提高开采煤柱的积极性。
同时,煤柱的开采利用涉及大同矿区的可持续发展,须进行统筹规划,以保证充分利用,减少资源的损失。
4 结束语通过对矿区煤柱的统计分析,表明大同矿区煤柱储量巨大,如何利用煤柱储量是保证可持续发展必须解决的问题。
通过对煤柱的详细调查,基本掌握了矿区煤柱的现状,提出了适用于大同矿区煤柱开采的技术方法和对策,但煤柱开采是复杂的系统工程,须通过实践不断积累经验,以达到最大限度地开发地下资源的目标。
[参考文献][1]煤炭工业太原设计研究院.山西大同矿区采煤沉陷情况报告[R].太原:煤炭工业太原设计研究院,2004.[2]天地科技股份有限公司开采所事业部.大同煤矿集团有限责任公司#三下∃压煤开采可行性研究报告[R].北京:天地科技股份有限公司开采所事业部,2004.[3]国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京:煤炭工业出版社,2000.[责任编辑:文学宽](上接3页)[参考文献][1]王国法.液压支架技术[M].北京:煤炭工业出版社,1999.[2]刘峻峰,贠东风.大倾角特厚煤层综放工艺系统复杂性初步研究[A].创新与发展%%%西安科技学院2002年学术大会论文集[C].西安:西安科技学院,2002.[3]王国法,蒲宝山.&液压支架通用技术条件∋修订对设计的影响[J].煤炭学报,2002,27(4):434 440.[4]王国法,翟桂武,徐旭升,杜忠孝.J OY8600/2.4/5.0型支架稳定性分析[J].煤炭科学技术,2001,29(5):50 53.[5]王国法,朱 军,张 良,李首滨.液压支架电液控制系统的分析与展望[J].煤矿开采,2000(2):5 8.[6]刘峻峰,王国法.急倾斜特厚煤层开采微型放顶煤支架适应性分析[J].煤炭科学技术,2005,33(6):28 31.[7]黄建功,平寿康.大倾角采面顶板分类研究[J].矿山压力与顶板管理,1999,3(4):86 90.[8]贠东风,伍永平.大倾角煤层综采工作面调伪仰斜原理与方法[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2001,20(2):152 155.[9]伍永平,贠东风,张淼丰.大倾角煤层综采基本问题研究[J].煤炭学报,2000,25(5):465 468.[10]伍永平,贠东风.大倾角综采支架稳定性控制[J].矿山压力与顶板管理,1999,3(4):82 85.[11]伍永平,贠东风,等.绿水洞矿大倾角煤层综采技术研究与应用[J].煤炭科学技术,2001,29(4):30 32.[12]林忠明,陈忠辉,谢俊文,谢和平.大倾角综放开采液压支架稳定性分析与控制措施[J].煤炭学报,2004,29(3):264 268.[责任编辑:邹正立](上接5页)由以上模拟的位移和应力图可以比较看出,对采空区处理前后有很大的区别。
在相同的开挖情况下,从位移图上可以分析出,如果不对采空区进行处理,顶板覆岩位移变化增大很多,由图3(a)和图4(a)中可以明显看出;从应力图上可得出,顶、底板的应力场也有较大的区别,特别是工作面前方的应力集中程度。
所以,必须在数值模拟中,对采空区作相应处理,使该研究手段的研究与现场更加接近。
4 结论数值模拟是一种很重要的研究手段。
在数值模拟中,一般对采空区作充填处理的经验公式是和时间相关的。
但是在模拟过程中所建的模型,无论是本构关系上还是运行的时步上,都无法与经验公式中的时间因素相应的拟和起来。
虽然模型中运行的时步与经验公式中的时间相关,但它们只是一种正变的关系。
因此,对采空区处理时存有一定的难度。
本文对现场和数值模拟中的采空区分别进行区域划分,利用这种依据覆岩沉降的大小对采空区的处理方法,在数值模拟中较容易对模型进行处理,使建立的模型贴近实际情况,较好地模拟出煤矿开采后的采场围岩应力和覆岩运移变化。
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