采场上覆坚硬岩层破断的数值模拟研究

采矿与安全工程学报 ›› 2013, Vol. 30 ›› Issue (2): 205-210.

采场上覆坚硬岩层破断的数值模拟研究

中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，矿业工程学院，江苏徐州 221116

收稿日期:2012-04-08 出版日期:2013-03-15 发布日期:2013-02-24
作者简介:曹胜根(1968-)，江苏省泰州市人，博士，教授，博士生导师，从事矿山压力与岩层控制方面的研究。 E-mail：caoshenggen@126.com Tel：13805214480
基金资助:
国家自然科学基金项目(50774078)；

江苏省“青蓝工程”项目；

江苏高校优势学科建设工程项目；

煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题项目（SKLCRSM12X06）

Numerical simulation of overlying hard strata rupture in a coal face

Received:2012-04-08 Online:2013-03-15 Published:2013-02-24

摘要/Abstract

摘要： 坚硬顶板在煤层开采后形成大面积悬顶，通常会给采场乃至矿井造成严重的破坏。运用理论计算，数值模拟方法分析研究不同坚硬岩层距煤层距条件及不同支架阻力作用下，采场上覆岩层的运动规律。结果表明，当煤层上覆直接为坚硬岩层时(坚硬岩层距煤层0 m)，支承压力集中系数及系统释放的能量最大，坚硬岩层的破断会对工作面的安全生产构成很大威胁，易造成压架事故或冲击矿压等。采用强制放顶处理此类顶板在现场取得了较好的应用效果。

关键词: 坚硬岩层, 强制放顶, 岩层控制, 能量

Abstract: Large area hanging arch formed by strong roof seam mining can usually cause serious damage to stope even the whole mine. Movement law of overlying strata under different conditions of support resistance and distance between hard rock bed and coal seam has been analysed by theoretical calculation and numerical simulation. The results show that when the overlying strata of coal seam directly is hard rock bed (distance between hard rock bed and coal seam is 0 m), the concentrated parameter of abutment pressure and the released energy from this system reaches the maximum, the rapture of hard rock bed easy to cause fully mechanized supports crushing accidents or impulsion pressure which constituted a great threat to safety production. Good effect has been gotten in the field application by using forced roof caving technology to process this roof type.

Key words: hard roof, forced roof caving, strata control, energy

曹胜根, 姜海军, 王福海, 程正刚, 武忠进. 采场上覆坚硬岩层破断的数值模拟研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2013, 30(2): 205-210.

CAO Sheng-Gen, JIANG Hai-Jun, WANG Fu-Hai, CHENG Zheng-Gang, WU Zhong-Jin. Numerical simulation of overlying hard strata rupture in a coal face[J]. Journal of Mining & Safety Engineering, 2013, 30(2): 205-210.

[1]	王辉，李勇，曹树刚，潘瑞凯，朱健尚，杨红运. 基于巴西劈裂实验的层状页岩断裂特征试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(3): 604-612.
[2]	于辉，刘少伟，贾后省，王树立. 不同围压下闭合单裂隙砂岩力学响应及能量耗散机制研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(2): 385-393.
[3]	张吉雄，屠世浩，曹亦俊，谭云亮，辛恒奇，庞继禄. 深部煤矿井下智能化分选及就地充填技术研究进展[J]. 采矿与安全工程学报, 2020, 37(1): 1-10.
[4]	卢守青，张永亮，撒占友，刘杰. 软硬组合煤体塑性破坏与突出能量失稳判据[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(3): 583-592.
[5]	冯国瑞，王贵文，王朋飞，郭军，闫勇敢，任玉琦. 石炭二叠系火成岩侵入区特厚煤层采区停采煤柱合理宽度研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(1): 87-94.
[6]	许家林. 岩层控制与煤炭科学开采 ——记钱鸣高院士的学术思想和科研成就[J]. 采矿与安全工程学报, 2019, 36(1): 1-6.
[7]	杨永杰，马德鹏. 煤样三轴卸荷破坏的能量演化特征试验分析[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(6): 1208-1216.
[8]	李树刚，贺斌雷，赵鹏翔，高锦彪，肖鹏. “固-气”耦合相似材料峰值能量特性试验研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(6): 1253-1261.
[9]	王恩元，冯俊军，孔祥国，刘晓斐，沈荣喜. 坚硬顶板断裂震源模型及应力波远场震动效应[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(4): 787-794.
[10]	陈通，王双明，王悦，程关文. 长壁工作面采动引起的微震活动分布规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(4): 795-800.
[11]	单鹏飞，来兴平，崔峰，曹建涛. 采动裂隙煤岩破裂能量耗散特性及机理[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(4): 834-842.
[12]	马振乾，陶春梅，左宇军，吴桂义. 基于能量平衡的厚层软弱顶板巷道支护技术研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(3): 496-.
[13]	韩光，崔铁军，王来贵. 不同采深及倾角条件下煤(岩)体冲击地压模拟研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(2): 308-316.
[14]	刘海顺，井广成，谢龙，侯龙，窦林名，吕长国，陈兴和. 微震信号随能量的变化特征——以张小楼井为例[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(2): 316-324.
[15]	陶志刚，赵帅，张明旭，孟志刚，何满潮，赖豪. 恒阻大变形锚杆/索力学特性数值模拟研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2018, 35(1): 40-48.