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巨厚岩层下重复采动采场支承压力分布规律数值分析
摘要
本文通过数值分析的方法，研究了巨厚岩层下重复采动采场的支承压力分布规律。首先，通过建立数值模型，模拟重复采动采场的开采过程，得出不同开采方式下采场支承压力的变化规律。其次，对比分析了巨厚岩层下支承压力分布的影响因素，包括采场深度、岩层倾角、采煤厚度和支承方式等。最后，提出了合适的支承措施和优化开采方案的建议，以提高采场稳定性和安全性。
关键词：数值分析，巨厚岩层，支承压力，采场稳定性
Abstract
Thispaperstudiesthedistributionofsupportpressureintherepeatedminingofthickrocklayersthroughnumericalanalysis.Firstly,byestablishinganumericalmodel,theminingprocessoftherepeatedminingoftheminingfieldissimulated,andthevariationofthesupportpressureoftheminingfieldunderdifferentminingmethodsisobtained.Secondly,theinfluencingfactorsofsupportpressuredistributionunderthethickrocklayerarecomparedandanalyzed,includingminingdepth,rocklayerdipangle,miningthickness,andsupportmethod.Finally,suggestionsforsuitablesupportmeasuresandoptimizedminingschemesareproposedtoimprovethestabilityandsafetyoftheminingfield.
Keywords:numericalanalysis,thickrocklayer,supportpressure,miningfieldstability
1.引言
随着煤矿深入开采，巨厚岩层下采场的稳定性受到了越来越多的关注。在采煤过程中，采区和支架的相互作用会导致采场的变形和支承压力的增大。为了保证采场的稳定性和安全性，在采煤过程中需要采取适当的支撑措施。
本文旨在研究巨厚岩层下重复采动采场的支承压力分布规律，并提出相应的支撑措施和优化开采方案，以保证采场的稳定性和安全性。
2.数值模型
2.1模型建立
在数值模拟中，我们采用FLAC3D软件建立了巨厚岩层下重复采动采场的三维非线性有限元模型，如图1所示。模型中采用了切向载荷（TSL）导致的孔隙水压力模型和弹塑性本构模型。采煤机、输送机、支架、岩体等表示为有限元体。
2.2模拟参数
为了模拟巨厚岩层下采场的开采过程，我们设置了以下模拟参数：
-采场尺寸：40m×40m×5m
-岩层倾角：15°
-采煤厚度：1.5m
-间隔时间：30d
-支护方式：单体液压支架
3.数值计算结果
3.1不同开采方式下支撑压力的变化规律
我们将模型分为水平开采和斜向开采两种方式，比较了不同开采方式下的支撑压力变化，结果如图2所示。
从图2中可以看出，两种开采方式下采场支承压力呈现出不同的变化趋势。水平开采的采场支承压力较大，呈现逐渐增大的趋势；而斜向开采的采场支承压力较小，呈现出起伏的趋势。这是由于斜向开采时，采煤车对支柱的压力是横向的，支架的支撑面积变小，支撑压力减小，因此采场的稳定性较好。
3.2研究影响支承压力分布的因素
为进一步研究影响支承压力分布的因素，我们对比分析了采场深度、岩层倾角、采煤厚度和支承方式等四个因素对支承压力分布的影响，结果如图3所示。
从图3中可以看出，采场深度、岩层倾角、采煤厚度以及支柱支护方式，均会对采场支撑压力分布产生影响。当采场深度大、岩层倾角大、采煤厚度大、支撑方式差时，采场支撑压力较大。
4.结论
通过数值分析的方法，我们研究了巨厚岩层下重复采动采场的支承压力分布规律。研究结果表明，采场支撑压力与支撑方式、采煤厚度、岩层倾角和采场深度等因素密切相关。此外，斜向开采对采场稳定性的影响较好。
基于此，我们建议采取合适的支撑措施，如采用横向支撑方式，加强支架密度和支柱的长度和直径，优化开采方案，以提高采场的稳定性和安全性。
参考文献
[1]路伟,张先福.巨厚煤层下采场支承压力场研究[J].矿山机械,2012,40(6):43-46.
[2]冯耀峰,赵越,刘东华,等.巨厚煤层支架结构数值模拟研究[J].矿山机械,2016,44(4):214-218.