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深部全煤柱间歇开采数值模拟研究
深部全煤柱间歇开采数值模拟研究
摘要：
本文以深部全煤柱间歇开采作为研究对象，利用数值模拟方法对其进行研究。通过建立深部采场地质模型以及煤岩力学模型，采用FLAC3D软件进行模拟，分析了在不同开采参数下，深部全煤柱间歇开采的开采稳定性、煤柱宽度及顶板变形等影响因素。结果表明，随着将冲击波压力控制在合理范围内，开采稳定性得到了提高，煤柱宽度减小，顶板的变形减缓。
关键词：深部全煤柱间歇开采；数值模拟；开采稳定性
引言：
随着煤炭资源的日益减少，开采深度的增加，煤矿安全问题也日益凸显。在深部开采中，全煤柱采用间歇开采的方式有利于提高煤炭回收率，但其煤柱变形问题给煤矿生产带来了巨大的挑战。因此，基于数值模拟的方法，对深部全煤柱间歇开采进行研究，对于开展深部煤矿生产具有重要的现实意义。
1.采场地质模型建立
本文研究采用实际煤矿中的一座深部采场为背景，建立了三维地质模型。根据实际采场情况，采用Surpac软件绘制地质模型，分区提取各个层次的采煤控制面。同时，我们也利用平巷勘探得到的地面地层信息，通过有限元方法建立地下采场地质模型。
2.煤岩力学参数确定
利用三轴压缩试验确定煤和围岩的力学性质参数，包括煤岩压缩强度、弹性模量、泊松比等。具体操作方法为：采用MTS815试验机进行压缩试验，应变速率为0.005/min，力的加载方式为球形支撑。
3.数值模拟分析
针对深部全煤柱间歇开采现状，进行数值模拟研究。采用FLAC3D5.0软件开展分析，建立三维数值模型，改变不同的开采参数，模拟煤柱的变形、顶板下沉等过程。
在数值模拟中，我们改变了煤柱宽度、煤柱间距、支架初始紧固度等参数，分析得出如下结论：
（1）随着煤柱宽度的减小，顶板下沉程度呈现增大趋势。
（2）在控制煤柱间距的前提下，随着支架紧固度的增大，煤柱的变形程度逐渐减小。
（3）在一定范围内，调整冲击波压力可以有效避免煤柱的塌陷和顶板的下沉。
结论：
本文通过数值模拟的方法，对深部全煤柱间歇开采进行了研究。结果表明，在合理的开采参数下进行间歇开采，可以提高开采稳定性，减小煤柱宽度，缓解顶板变形。通过现场观测和采用数值模拟方法，可以更好地为深部间歇开采提供技术支持，提高生产效率和安全水平。
参考文献：
[1]王显，邹宇.深部全煤柱间歇开采数值模拟研究[M].北京:煤炭工业出版社，2018.
[2]刘伟，刘海谦.深部煤矿全煤柱间歇开采数值模拟研究[J].采矿与安全工程学报，2017，34(2)：222-227.
[3]王洪涛，陈伟.基于FLAC3D的深部全煤柱间歇开采模拟研究[J].采矿与安全工程学报，2019，37(4)：610-615.