关于浅煤层开采岩层及地表移动的数值模拟研究

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随着我国西部大开发战略的实施,西部煤田的开发规模将逐步扩大,这些煤田赋存特点为近水平浅部埋藏。因此研究浅埋煤层开采过程岩移特征,对于促进西部煤田的高效安全开采具有重要的理论和实际意义。 目前国内外的研究初步确定了浅埋煤层岩移的基本规律,但还没有一种数值模拟方法研究煤层开采过程中覆岩变形、破断动态过程。 本文应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的岩石破裂过程分析系统(RFPA2D),以大柳塔煤矿某工作面为例,建立了地质力学模型,再现了浅埋煤层采动后其上覆岩体破坏的动态发展过程,揭示了采场顶板的破断、上覆岩层来压及采场推进过程中煤壁支承压力等规律。模拟研究结果表明:浅埋煤层覆岩破坏的顺序仍为离层—断裂—垮落,当开挖步距达到20m时,直接顶完全垮落,老顶的初次垮落步距为55m。此外还分析了工作面应力的情况。采用FLAC2D模拟地表移动,开采引起地表最大下沉位移350mm;分析结果和现场实际观测到的结果基本吻合。
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