﻿ FLAC3D在求取孤岛采空区侧切顶关键参数中的应用

# FLAC3D在求取孤岛采空区侧切顶关键参数中的应用The Application of FLAC3D in Calculating the Key Parameters of Side Cutting Roof in Isolated Island Goaf

Abstract: In order to obtain the key parameters of gob side cutting in isolated island mining area. The FLAC3D numerical simulation software is used to simulate and analyze the mechanism of pressure relief, the pressure relief effect of different cutting heights and angles, the stress of surrounding rock and the deformation and failure law of plastic zone during the cutting process. Taking the relationship between the geological conditions of a mining area and the layout of roadway as an example, a calculation model is established. The results show that FLAC3D can be used to calculate the key parameters of gob side cutting. Provide data support for the smooth implementation of underground coal mining.

1. 引言

2. 模型的建立

${f}_{s}={\delta }_{1}-{\delta }_{2}\frac{1+\mathrm{sin}\phi }{1-\mathrm{sin}\phi }+2c\sqrt{\frac{1+\mathrm{sin}\phi }{1-\mathrm{sin}\phi }}$ (1)

Table 1. Model parameters

Figure 1. Numerical model of a three-dimensional model

Figure 2. Mining plan

3. 孤岛工作面切顶留巷过程中围岩应力变化分析

Figure 3. 2103 working surface pressure distribution in advance

Figure 4. Distribution curve of advanced support pressure on 2103 working face

Table 2. Leading bearing pressure values on the working surface

2103采空区达到稳定后，2103工作面围岩原岩应力约为5.5 MPa，开采稳定后应力降低区域范围为距离煤体边缘0~1.5 m，应力升高区范围为距离煤体边缘1.5~40 m，随着距采空区距离的加大，煤体内应力逐渐接近原岩应力。由表2可知，在距离煤体边缘0~5 m范围内，垂直应力几乎呈直线增长的趋势，在距离煤体边缘约5 m时，垂直应力达到峰值，垂直应力峰值约为30 MPa，应力集中系数约为5.4。为了分析新掘巷道在工作面超前支承压力峰值处、在2103工作面采空区处及2103超前支承应力恢复到原岩应力时巷道的围岩变化情况，分别选择在2103工作面回采时和2102工作面回采时超前5 m、超前40 m处及工作面后方5 m及后方40 m巷道围岩塑性区和垂直应力曲线以及相关的曲线。

(a) 超前5 m侧向支承压力对比曲线(b) 超前40 m侧向支承压力对比曲线(c) 工作面后方5 m侧向支承压力对比曲线 (d) 工作面后方40 m侧向支承压力对比曲线

Figure 5. Comparison of lateral support pressure of coal pillars at different positions of the working face at different cutting heights

4. 结论

[1] 刘长友, 黄炳香, 孟祥军, 等. 超长孤岛综放工作面支承压力分布规律研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2007(S1): 2761-2766.

[2] 王志强, 徐春虎, 王鹏, 罗健侨, 石磊. 孤岛工作面顶底板应力传递规律数值模拟研究[J]. 矿业科学学报, 2020(1): 1-9.

[3] 赵鹏, 马占国, 张帆, 等. 孤岛面小煤柱沿空巷道稳定性研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2006, 23(3): 354-357.

[4] 华心祝, 刘淑, 刘增辉, 等. 孤岛工作面沿空掘巷矿压特征研究及工程应用[J]. 岩石力学与工程学报, 2011, 30(8): 1646-1651.

[5] 孙志强. 采动覆岩应力变化规律分析[J]. 能源与环保, 2019, 41(9): 186-189.

[6] 黄振. 基于FLAC3D的煤层底板奥灰突水危险性评价[J]. 山西建筑, 2019, 45(17): 49-50.

[7] 李学良. 基于FLAC3D的采动区覆岩破坏高度数值模拟研究[J]. 煤炭技术, 2012, 31(10): 83-85.

[8] 刘磊, 王娟, 柳汉丰, 等. 基于FLAC3D煤层底板采动变形规律的数值模拟研究[J]. 西部探矿工程, 2019, 31(10): 167-170.

[9] 邓红卫, 朱和玲, 周科平, 等. 基于FLAC3D数值模拟的前后处理优化研究[J]. 矿业研究与开发, 2008(2): 60-62.

[10] 孙国权, 李娟, 胡杏保. 基于FLAC3D程序的采空区稳定性分析[J]. 金属矿山, 2007(2): 29-32.

[11] 韩万东, 谷明宇, 杨晓云, 等. FLAC3D数值模拟的边坡稳定性[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版), 2013, 32(9): 1204-1208.

[12] 刘继国, 曾亚武. FLAC3D在深基坑开挖与支护数值模拟中的应用[J]. 岩土力学, 2006(3): 505-508.

[13] 周勇, 王涛, 吕庆, 等. 基于FLAC3D岩石应变软化模型的研究[J]. 长江科学院院报, 2012, 29(5): 51-56.

[14] 王梓钧, 钟丹. 不同屈服准则下浅黏土层受压力学行为模拟研究[J]. 中国水运(下半月), 2018, 18(9): 241-243.

Top