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(jìn)入深部開(kāi)采階段，不同于淺部開(kāi)采的境況，深部煤炭開(kāi)采由于地應(yīng)力劇烈增加，地質(zhì)條件復(fù)雜等原因，造成頂板事故頻繁發(fā)生。口孜東礦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(fù)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(hù)效果。需要對(duì)11煤頂板巖體結(jié)構(gòu)及巖性進(jìn)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(guò)對(duì)巷道頂板不同位置鉆孔取芯得到不同巖石的實(shí)驗(yàn)室力學(xué)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(jìn)行計(jì)算分析。通過(guò)結(jié)構(gòu)面之間相鄰點(diǎn)位移差確定離層值以及結(jié)構(gòu)面法向拉應(yīng)力數(shù)值，來(lái)確定頂板離層的變化以及巷道結(jié)構(gòu)面拉應(yīng)力分布范圍。通過(guò)改變不同條件，如支護(hù)反力、頂板巖性、兩幫巖性、巷道形狀等對(duì)巷道頂板離層規(guī)律以及關(guān)鍵層位置進(jìn)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(duì)巷道不同

3、位置鉆孔得到的視頻觀測(cè)圖像，對(duì)巖層結(jié)構(gòu)面的破碎情況進(jìn)行分析，驗(yàn)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(gòu)面關(guān)鍵層均出現(xiàn)不同程度的離層，結(jié)構(gòu)面法向拉應(yīng)力在數(shù)值變化上以應(yīng)力拱形式出現(xiàn)，在錨桿索支護(hù)情況下，拉應(yīng)力范圍都比較寬，頂板有進(jìn)一步分離的趨勢(shì)；
　　(2)不同條件數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,法向拉應(yīng)力分布規(guī)律基本相同,結(jié)構(gòu)面最大拉應(yīng)力范圍是與巷道寬度的0.

4、55~0.8倍；
　　(3)巷道錨桿索支護(hù)參數(shù)影響關(guān)鍵層位置及關(guān)鍵層層間離層穩(wěn)定性，錨桿索預(yù)緊力對(duì)層間離層影響最為顯著；
　　(4)頂板巖層組成影響關(guān)鍵層位置及不穩(wěn)定發(fā)展趨勢(shì)，頂板關(guān)鍵層主要由巖層距巷道頂板高度、巖層厚度及巖層力學(xué)性質(zhì)確定；
　　(5)復(fù)合頂板中軟弱夾層雖然距離巷道較遠(yuǎn)，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(qiáng)支護(hù)；
　　(6)頂板結(jié)構(gòu)面層間離層不穩(wěn)定產(chǎn)生、發(fā)展主要是從關(guān)鍵層開(kāi)始的，