深井采动空间围岩应力场演化规律及应用

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在深部开采条件下,工作面覆岩破坏、变形、移动规律相对于浅部煤层有了很大的变化,特别是深部围岩应力的升高,对井下巷道、硐室的影响越来越大,与对浅部煤层的研究相比,我们对深部煤层开采的研究还远远不够。本文以淮南矿务局潘一东矿11煤1231(1)工作面为研究背景,探讨回采过程中顶板覆岩移动规律,以及围岩应力变化情况。在对前人研究成果进行了详细的了解和分析基础上,运用FLAC3D数值模拟、相似模拟等多种方法相结合,对1231(1)工作面回采过程中,采场覆岩体内应力、应变场演化以及其开采过程中的动态演化规律开展了必要的基础研究。主要结论如下:(1)通过应力解除法对1231(1)工作面煤层回风上山处位置进行了地应力测试。在本次测试中,分析结果得到,最大主应力为23.72Mpa,最小主应力为16.85Mpa,孔隙侧压系数为1.41,该测区地应力场以构造应力为主导。(2)对潘一东试验工作面进行了模拟实验,工作面进行开采之后,得出工作面回采过程中,直接顶初次垮落步距为30m,老顶初次来压步距为40m,周期来压步距约为9-15m,采空区覆岩裂隙经历了不发育、发育丰富、裂隙压实三个阶段。按工作面围岩在采动过程中的应力变化规律,可将工作面围岩分为五个部分:未受到影响区;应力增高区;卸压区;压力增长区;压实区。(3)通过数值模拟软件进行模拟分析,得出推进过程中的围岩应力变化情况。随着工作面向前推进,工作面前方3-15m范围内,为应力剧烈升高区,15-40m为应力明显升高区,位于40-100m处的围岩处于为应力升高区,随着工作面的推进,这部分应力升高区,持续向前转移演化。当推进距离超过200m后,上覆岩层卸压高度基本趋于稳定为80-120m。底板卸压区域在煤层底板下方约l00m左右。在采空区两侧的顺槽附近,采空区外侧有一倒耳形应力集中升高区,距离顺槽帮部约3-35m之间,宽度为25-35m,高度为40-60m。
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