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带压开采煤层底板破坏深度数值模拟研究
摘要
本文利用数值模拟的方法，研究了带压开采煤层对底板的破坏深度，通过建立数学模型和分析模拟结果，从理论上阐述了带压开采煤层底板破坏深度的规律和影响因素。研究表明，开采深度、支架高度、煤层厚度、煤层顶板厚度和地质条件等因素均对底板破坏深度产生着影响。
关键词：带压开采，煤层底板，破坏深度，数值模拟。
Abstract
Inthispaper,thedepthofcoalseamfloordamageunderpressureminingwasstudiedbynumericalsimulation.Byestablishingamathematicalmodelandanalyzingthesimulationresults,thelawandinfluencingfactorsofcoalseamfloordamagedepthunderpressureminingweretheoreticallyexpounded.Theresearchshowsthatthedepthofmining,theheightofsupport,thethicknessofcoalseam,thethicknessofcoalseamroofandthegeologicalconditionsallhaveanimpactonthedepthoffloordamage.
Keywords:pressuremining,coalseamfloor,damagedepth,numericalsimulation.
1.引言
煤层开采是我国能源工业中的重要部分，而对于煤层底板的保护问题一直受到煤炭行业的关注。在实际开采中，由于采煤工艺、采煤技术、地质条件、支架质量等因素的影响，煤层底板容易出现破坏现象，严重影响煤矿生产和工人的安全。因此，煤层底板的破坏深度研究成为了煤炭行业迫切需要解决的问题之一。
带压开采是目前比较先进的一种采煤方式，在煤层开采中有着广泛的应用。它具有采量大、采高高、采效好、安全高等优点。但是，由于带压开采对煤层底板的冲击作用明显，容易引起煤层底板的破坏，给煤炭行业带来巨大的经济损失和安全隐患。因此，煤层底板的破坏深度研究对于带压开采的安全高效实施具有重要的指导作用。
2.数值模拟方法
为了研究带压开采煤层对底板的破坏深度，本文采用了数值模拟方法进行研究。具体操作过程如下：
（1）确定模型：选定合适的煤层底板实际尺寸作为数值模拟的计算模型；
（2）建立模型：根据实际的工程条件，将煤层底板分为若干个小网格，建立数学模型。同时，将支架、煤柱和煤层顶板等因素考虑进去，建立三维模型，并设定相应的材料属性和边界条件；
（3）数值计算：采用有限元方法，进行数值模拟，得出底板破坏的使能面积及深度；
（4）分析结果：分析数值模拟结果，研究不同开采深度、支架高度、煤层厚度、煤层顶板厚度等因素对底板破坏深度的影响。
3.数值模拟结果分析
为了研究不同因素对煤层底板破坏深度的影响，本文建立了数学模型，并进行了数值模拟。在数值模拟中，我们通过改变不同因素的参数值，得到不同的模拟结果，得出了以下结论：
（1）开采深度：随着开采深度的增加，底板破坏深度也逐渐加深，这是由于高采高度会产生更大的支压力，从而对底板造成更大的冲击。
（2）支架高度：支架高度是影响底板破坏深度的重要因素之一。支架高度过低会导致支架力量不足，从而引起底板沉降，支架高度过高则会增加支架的成本。因此，需要在实际生产中综合考虑。
（3）煤层厚度：对于煤层较薄的矿区，底板破坏深度较浅；煤层较厚的矿区，底板破坏深度较深。这是由于煤层越厚，底板产生的支架压力越大，从而导致底板受到更大的力量。
（4）煤层顶板厚度：煤层顶板厚度也是影响底板破坏深度的因素之一。当煤层顶板比较薄时，碎屑易破坏，从而导致对底板的冲击和位移。因此，在生产中需要注意及时支护煤层顶板。
4.结论
通过本文的数值模拟研究，我们得出了带压开采煤层对底板的破坏深度与不同因素之间的关系。开采深度、支架高度、煤层厚度、煤层顶板厚度等因素对底板破坏深度都有着不同程度的影响。在实际生产中，需要注意建立合理的支架系统，及时对顶板进行支护，从而减少底板破坏的发生。