采区煤柱受采动影响应力及破坏规律数值模拟研究.docx

采区煤柱受采动影响应力及破坏规律数值模拟研究
摘要
为了探究采区煤柱受采动影响的应力和破坏规律，本研究采用数值模拟方法对不同采区条件下的煤柱进行模拟分析。通过建立煤柱模型并设置不同的采区条件，得出了煤柱受采动影响的应力和破坏规律，为煤炭采掘工程提供了重要的理论依据。
关键词：采区煤柱；采动影响；应力；破坏规律；数值模拟
Abstract
Inordertoexplorethestressandfailurecharacteristicsofcoalpillarsinminingareasundertheinfluenceofmining,thisstudyusesnumericalsimulationmethodtoanalyzecoalpillarsunderdifferentminingconditions.Byestablishingacoalpillarmodelandsettingdifferentminingconditions,thestressandfailurecharacteristicsofcoalpillarsundertheinfluenceofminingareobtained,whichprovidesimportanttheoreticalbasisforcoalminingengineering.
Keywords:coalpillarinminingarea;mininginfluence;stress;failurecharacteristics;numericalsimulation
1.引言
在煤炭采掘工程中，采区煤柱是保证采空区稳定的关键因素。然而，在煤炭采掘过程中，采动影响会导致采区煤柱受到应力集中和破坏。为了预测和控制采区煤柱的破坏，需要深入了解采区煤柱受采动影响的应力和破坏规律。
数值模拟是一种有效的分析煤炭采掘工程问题的方法。本研究采用数值模拟方法对不同采区条件下的煤柱进行模拟分析，得出了煤柱受采动影响的应力和破坏规律。
2.煤柱数值模型建立
选取深部采煤工作面和近距离煤柱作为数值模型研究对象，建立三维煤柱模型。模型建立包括如下步骤：
（1）采煤工作面：采煤工作面长度为30m，采煤高度为2.5m，采高为2.4m，顶板和底板厚度分别为0.7m和1.5m。
（2）近距离煤柱：煤柱尺寸为10m×10m，高度为50m，顶板和底板厚度分别为0.7m和1.5m。距离采煤工作面10m处。
3.应力分析
采区煤柱受采动影响的应力分析是煤柱数值模拟的重要内容。研究采动过程中采区煤柱应力的变化规律，可以为制定煤炭采掘工程保障措施提供重要的依据。
在本研究中，采用有限元方法对煤柱进行应力分析。采用ABAQUS软件对煤柱进行建模，模拟煤柱在开采过程中随时间变化的应力状态。
设定初始加载条件，并通过轮廓线加载进行模拟，在开采过程中采用破断溃落模拟法进行进行建模。通过应力云图和应力-应变曲线进行分析，可以得出不同开采条件下煤柱应力和变形的规律。
4.破坏规律分析
煤柱的破坏规律分析是本研究的重点。利用数值模拟方法可以仿真不同采区条件下煤柱在受采动影响下的破坏过程，并得出煤柱破坏规律。
在煤柱破坏分析中，本研究采用了应力应变场分析法和本构模型法。采用ABAQUS软件进行煤柱建模，并设置不同采区条件。通过变形云图和力学特性曲线分析，得出了不同采区条件下的煤柱破坏规律。
5.结论
本研究通过数值模拟方法探究了采区煤柱受采动影响的应力和破坏规律。通过煤柱应力分析，可以看出，在煤炭开采过程中，煤柱会受到应力集中和破坏。通过煤柱破坏规律分析，可以制定相应的采掘工程保障措施，保证采煤工作面的稳定。
本研究为煤炭采掘工程提供了重要的理论依据，为今后进一步探究煤炭采掘工程中的问题提供了参考。