【摘要】：根據(jù)武所屯煤礦開采技術(shù)條件和巖石力學(xué)參數(shù)等,建立數(shù)值計算模型,運用數(shù)值模擬軟件FLAC3D對上覆巖層隨工作面推進時的塑性區(qū)破壞、應(yīng)力分布,以及垂直位移變化情況進行數(shù)值模擬,采用應(yīng)力判別法確定覆巖導(dǎo)水裂隙帶高度,并采用經(jīng)驗公式法和現(xiàn)場實測對覆巖破壞高度進行了驗證,結(jié)果表明:采用數(shù)值模擬的方法預(yù)測覆巖破壞高度具有較高的準(zhǔn)確性和優(yōu)越性。
【圖文】：

沿傾向長度200m，高度120m，煤層傾角近水平(0°)。整個模型劃分為29600個網(wǎng)格，共32718個節(jié)點。所建模型如圖1所示。2.2數(shù)值模型參數(shù)的選取數(shù)值模型中巖層按照由上向下的順序布置，所選取的巖石物理力學(xué)參數(shù)見表1。受模型尺寸大孝計算容量、運算速度所限，將模擬巖層簡化為均布載荷加載。數(shù)值模型的上邊界采用與相似材料模擬實驗相類似的簡化方法，模型上邊界加載大小為上覆巖層自重應(yīng)力，模型上邊界埋深為330m，上覆巖層的平均重力密度為2.65×104N/m3，計算得模型圖116105工作面數(shù)值計算模型圖上邊界所加載荷為8.75MPa。表1巖石物理力學(xué)參數(shù)序號巖層類別密度/(kg/m3)體積模量/GPa切變模量/GPa抗拉強度/MPa黏聚力/MPa內(nèi)摩擦角/(°)厚度/m1等效巖層245011.896.233.406.032102泥粉互層23107.386.632.245.032123中砂巖25005.755.042.405.034124粉砂巖26804.834.114.905.43835頁巖25203.253.573.106.235106中砂巖24002.402.892.404.83487泥巖22308.205.282.604.52868砂質(zhì)泥巖26508.908.502.236.5385916煤層14000.820.283.000.528210粉砂巖248011.6813.704.507.2361811細(xì)砂巖254010.3710.905.806.7371212中砂巖248013.639.636.205.746222.3數(shù)值模擬結(jié)果分析2.3.1工作面塑性破壞區(qū)模擬結(jié)果分析從圖2可以看出，16105工作面推進200m時覆巖頂板出現(xiàn)了不同程度的破壞，自煤層頂板由下而上，依次為拉伸破壞區(qū)、拉伸裂隙區(qū)、剪切破壞區(qū)和未破壞區(qū)。上覆巖層破壞形態(tài)呈現(xiàn)類似“馬鞍”形，在工作面上方和開切眼處，破壞程度達(dá)到最大，而在采空區(qū)上方破壞高度相對較校在采空區(qū)的上覆巖層主要以拉伸和拉剪破壞為主，再向上以剪切破壞為主。(a)沿走向剖面(b)沿傾向剖面圖2工作面推進200m時塑性破壞區(qū)分布圖2.3.2工

淠Ａ?GPa抗拉強度/MPa黏聚力/MPa內(nèi)摩擦角/(°)厚度/m1等效巖層245011.896.233.406.032102泥粉互層23107.386.632.245.032123中砂巖25005.755.042.405.034124粉砂巖26804.834.114.905.43835頁巖25203.253.573.106.235106中砂巖24002.402.892.404.83487泥巖22308.205.282.604.52868砂質(zhì)泥巖26508.908.502.236.5385916煤層14000.820.283.000.528210粉砂巖248011.6813.704.507.2361811細(xì)砂巖254010.3710.905.806.7371212中砂巖248013.639.636.205.746222.3數(shù)值模擬結(jié)果分析2.3.1工作面塑性破壞區(qū)模擬結(jié)果分析從圖2可以看出，16105工作面推進200m時覆巖頂板出現(xiàn)了不同程度的破壞，自煤層頂板由下而上，依次為拉伸破壞區(qū)、拉伸裂隙區(qū)、剪切破壞區(qū)和未破壞區(qū)。上覆巖層破壞形態(tài)呈現(xiàn)類似“馬鞍”形，在工作面上方和開切眼處，破壞程度達(dá)到最大，而在采空區(qū)上方破壞高度相對較校在采空區(qū)的上覆巖層主要以拉伸和拉剪破壞為主，再向上以剪切破壞為主。(a)沿走向剖面(b)沿傾向剖面圖2工作面推進200m時塑性破壞區(qū)分布圖2.3.2工作面垂直應(yīng)力場模擬結(jié)果分析工作面沿走向推進200m時，其走向和傾向的垂直應(yīng)力場如圖3所示，可以看出，隨著工作面的推進，采空區(qū)上方應(yīng)力由拉應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，，應(yīng)·58·Vol.43No.1Feb.2016礦業(yè)安全與環(huán)保MININGSAFETY＆ENVIＲONMENTALPＲOTECTION第43卷第1期2016年2月

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本文編號：2566929