不同條件口孜東礦采區(qū)行人上山頂板離層的數(shù)值模擬.pdf

1、目前，煤炭資源已經(jīng)進入深部開采階段，不同于淺部開采的境況，深部煤炭開采由于地應力劇烈增加，地質(zhì)條件復雜等原因，造成頂板事故頻繁發(fā)生?？谧螙|礦11-2煤采區(qū)行人上山埋深950米，巷道上方巖層由于地質(zhì)沉積的原因，存在著許多層狀軟巖，屬于典型的復合頂板巷道。該深井礦壓顯現(xiàn)劇烈，為有效控制11煤巷道圍巖穩(wěn)定，提高支護效果。需要對11煤頂板巖體結(jié)構及巖性進行分析及研究，確定11煤層巷道頂板破壞分布與發(fā)展的規(guī)律、可能發(fā)生離層的位置以及離層值。

2、>　　本文通過對巷道頂板不同位置鉆孔取芯得到不同巖石的實驗室力學參數(shù)，將巷道置于不同頂板位置如煤、泥巖、砂巖中，分別建立 ANSYS有限元數(shù)值模型進行計算分析。通過結(jié)構面之間相鄰點位移差確定離層值以及結(jié)構面法向拉應力數(shù)值，來確定頂板離層的變化以及巷道結(jié)構面拉應力分布范圍。通過改變不同條件，如支護反力、頂板巖性、兩幫巖性、巷道形狀等對巷道頂板離層規(guī)律以及關鍵層位置進行了模擬分析，得出了頂板離層規(guī)律及分離的原因。最后利用鉆孔攝像法對巷道不同

3、位置鉆孔得到的視頻觀測圖像，對巖層結(jié)構面的破碎情況進行分析，驗證了數(shù)值模擬方法的可行性。
　　根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果本文得到了以下結(jié)論：
　　(1)巷道不論置于煤層中還是煤層頂板，結(jié)構面關鍵層均出現(xiàn)不同程度的離層，結(jié)構面法向拉應力在數(shù)值變化上以應力拱形式出現(xiàn)，在錨桿索支護情況下，拉應力范圍都比較寬，頂板有進一步分離的趨勢；
　　(2)不同條件數(shù)值計算結(jié)果表明,法向拉應力分布規(guī)律基本相同,結(jié)構面最大拉應力范圍是與巷道寬度的0.

4、55~0.8倍；
　　(3)巷道錨桿索支護參數(shù)影響關鍵層位置及關鍵層層間離層穩(wěn)定性，錨桿索預緊力對層間離層影響最為顯著；
　　(4)頂板巖層組成影響關鍵層位置及不穩(wěn)定發(fā)展趨勢，頂板關鍵層主要由巖層距巷道頂板高度、巖層厚度及巖層力學性質(zhì)確定；
　　(5)復合頂板中軟弱夾層雖然距離巷道較遠，但是穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生分離，是頂板中最薄弱的部位，要加強支護；
　　(6)頂板結(jié)構面層間離層不穩(wěn)定產(chǎn)生、發(fā)展主要是從關鍵層開始的，