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第137
doi:10.3969/.isn:.1005-2798.2011.02.001
断层附近回采工作面采动应分布规律研究
郑朋强,李成成2,张兆民
(1.山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛266510;
2.煤炭科学研究总院重庆研究院瓦斯分院,重庆400030)
摘要:为了保证断层附近回采工作面的安全生产,必须了解该断层对工作面的采动应力分布规律。通过
数值模拟,分析研究断层附近的回采工作面采动应力分布规律。结果表明:断层的存在不仅影响到应力峰
值,而且影响到支承压力分布形式和分布范围,使得应力峰值向煤壁转移,应力分布范固减小。
关键词:断层;回采工作面;数值模拟;采动应力
中图分类号:TD323
文献标识码:A
文章编号:1005-2798(2011)02-0001-02
Effect of Faults on Distribution of Disturbance Stress in Working Pace
ZHENG Peng-qiang LI Cheng-cheng ZHANG Zh
na0 -mn
College of Resource and Enironmental Engineering. SUST, Qingdao 266510, China
2. Gas Branch of Chongging Coal Research Institute, Chongqing 400030, China
Abstract: In order to ensure the safety production in working face affected by faults, it is necessary to fully understand the distribution
rules of disturance stress. In this paper, the distribution rules of disturbance stress are analysised by using the numerical simulation
The results indicate that, the faults affects the stress peak, which also affects the distribution form and the distribution range of abutment
pressure. It transfers the stress peak to coal wall and reduces the distribution range
Keywords: fault; working face; numerical simulation; disturbance stress
在煤矿生产过程中,断层的存在会导致初始应断层落差为35m,断层倾角70°。3煤底板上方
力场的扰动,局部产生附加应力,在掘进和采动影响100m作为上边界,3煤底板下方30m作为下边界。
下断层易于发生“活化”,从而对回采巷道的应力分数值模拟模型,见图1。
布规律产生影响?。当工作面推进到断裂线附近
[.08 TLE qatar
时,煤层边缘部位承受的压力较大,冲击地压发生的
频率较高的。
为了保证断层附近回采工作面的安全生产,必
须了解该断层对工作面的采动应力分布规律。文章
通过数值模拟对断层附近的回采工作面采动应力分
布规律进行硏究,并得出回采工作面留设不同煤柱
尺寸时的应力集中系数,对相同地质条件的回采工
作面具有一定的借鉴意义。
图1数值模拟模型
数值模拟
1.2煤岩属性及边界条件
本次数值模拟煤岩属性参照七采区7302工作
1,1数值模型
面综合柱状图及兴隆庄主采煤层煤及岩石物理力学
数值模拟釆用美国asca公司开发的UDEC数性质试验报告。围岩物理力学参数,见表1。
值模拟软件。本次要模拟的对象是兴隆庄煤矿
边界条件:左右边界横向位移为“0”,底部边界竖
7302工作面。模型范围:233m(长)×165m(高),向位移为“0”,模拟采深500m,故上边界施加
收稿日期:2010-10-15
作者简介:郑朋强(1985-),男,山东临沂人,在读硕士研究生,研究方向为矿山压力与岩层控制。
2011?2周
郑朋强等:断层附近回采工作面采动应力分布规律研究
第20第2
10.75MPa的垂直应力载荷,重力加速度为9.8m/s2
1.3模拟步骤
7301采空区側留20m煤柱时,模拟7302回风
巷与肖家庄二号断层之间距离变化时煤柱中的应力
变化规律,距肖家庄二号断层85m、75m、65m
40m、30m、20m时煤柱中采动应力变化规律。
表1围岩物理力学参数
岩性厚度
密度体模剪模内聚力内摩擦角
/m/(t?m-3)/GPa/GPa/MPa/(°)
(d)40m煤柱
C8 ME: passo
泥岩8
0.980.71
中砂岩16
1.831.151.2
粉砂岩6
3煤
粉砂岩
中砂岩
1.2
粉砂岩82.53
粘土岩
1.520.6250.
中砂岩6
粘土岩47
2.30
1.520.6250.1
(e)30m媒柱
I08 NTLE xoarumno hao
2模拟结果及分析
付于不同的煤柱尺寸,通过垂直应力的大小和位
置来类推出支承压力的大小和峰值,从而研究采动应
力分布规律,模拟结果,见图2、图3、图4和表2。
(f)20m煤柱
4.00F+C
3.50E07
2.50E+07
m如
?2,005+07
(a)85m煤
1.50E+07
)E+07
0.50E+07
0.00E+07
TELLO
0102030405060708090
工作面距断层的距离
图2不同尺寸煤柱的支承压力分布
表2煤体垂直应力峰值
工作面到逍家最大垂真应力到工作面
最大垂直
应力
庄二号断层
立力/MPa
集中
的距离
的距离/m
b)75m煤柱
28.6
3.21
43.5
15
由图2、图3、图4和表2可以看出,当工作面离
肖家庄二号断层85m、75m、65m时工作面超前支
承压力曲线基本一致,证明此时肖家庄二号断层对
(c)65m煤拄
工作面支承压力的影响还很微弱。(下转第5页)