急倾斜煤层开采方案模拟与岩层运移分析

采矿与安全工程学报 ›› 2016, Vol. 33 ›› Issue (4): 618-623.

急倾斜煤层开采方案模拟与岩层运移分析

1．辽宁工程技术大学安全科学与工程学院，矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室，辽宁阜新 123000；2．大连交通大学辽宁省隧道与地下结构工程技术研究中心，辽宁大连 116028；3．辽宁工程技术大学力学与工程学院，辽宁阜新 123000

收稿日期:2015-11-04 出版日期:2016-07-15 发布日期:2016-07-25
作者简介:韩光(1970—)，男，辽宁省阜新市人，博士，副教授，从事矿山安全工程、采矿工程等方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51274113，51274110，51474121)；国家自然科学基金煤炭联合基金重点项目(U1361211)

Mining plan simulation and rock migration analysis in steep seam mining

Received:2015-11-04 Online:2016-07-15 Published:2016-07-25

摘要/Abstract

摘要： 为了解复杂构造情况下开采急倾斜煤层对周围岩体的影响，使用基于颗粒流的PFC^3D对开采过程进行了模拟。该煤层赋存于向斜左翼，同时岩体也有水平方向裂隙，且煤层倾角为87°。开采方案分11个周期，开采的模拟深度为240 m。分析了开挖过程中岩体破坏的特点，提出了可能的治理措施。模拟结果表明：40 m宽采空区右侧岩体最稳定；左侧岩体向左倾倒后向右弯曲。30 m宽采空区左侧岩体较稳定；右侧岩体破坏最严重。两采空区中部岩体向左倾倒，导致该部分地表明显沉降。可对30 m宽煤层开采前加固煤层右侧岩体，或对岩体施加水平约束；而40 m宽煤层右侧岩体可以不进行加固。

关键词: 煤矿开采, 急倾斜煤层, 开采方案模拟, 岩层运移分析, 颗粒流

Abstract: In order to understand the influence of steep seam mining on the surrounding rock mass in complex structure, the mining process has been simulated based on PFC^3D of particle flow. The coal seams are in synclinal left with horizontal fracture, and coal seam dip angle is 87°. Simulation scheme has been divided into 11 cycles, and the simulated mining depth is 240 m. This paper has analyzed the damage characteristics of rock mass in the excavation process, and put forward some possible measures. Simulation results have shown that the right side of rock mass of 40 m wide mined-out area is the most stable area. The left side of the rock mass dumps to the left before bending to the right. The left side of the rock mass of 30 m wide mined-out area is stable; the right side of the rock mass damage is the most serious. The mass between two mined-out areas is left dumping, leading to obvious subsidence in this part of surface. Before 30 m wide coal mining, rock mass on the right side should be reinforced, or the level constraints be imposed on rock mass; and the right side of rock mass of 40 m wide may not be reinforced.

Key words: coal mining, steep seam, simulation mining method, analysis of rock migration, particle flow

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