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1、Vo1．21，No．7第21卷第7期中國(guó)礦業(yè)2012年7月CHINAMININGMAGAZINEJu1．2012不同間距多煤層開(kāi)采覆巖破壞特征的數(shù)值模擬沈永炬，黃遠(yuǎn)(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州221116)摘要：基于礦區(qū)煤層賦存的地層條件，建立地質(zhì)模型，進(jìn)行有差分?jǐn)?shù)值模擬，分析不同間距多煤層開(kāi)采的沉陷特征，同時(shí)對(duì)比分析多煤層開(kāi)采覆巖的位移量隨間距變化的關(guān)系，揭示了不同間距多煤層開(kāi)采覆巖破壞規(guī)律差異，為工程實(shí)踐提供理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：不同間距；多煤層開(kāi)采；覆巖破壞；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：TD823文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004—4051(2012
2、)07—0073—03Numericalsimulationoftheoverburdenfailurecharacteristicsofdifferentspacing-coalminingSHENYong—ju．HUANGYuan(SchoolofResourcesandEarthScience，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China)Abstract：Basedonthelayerconditionsoftheresearchedminingcoal，theengineering
3、geologicalmodelisgeneratedforfiniteelementnumericalsimulationtOfindOutthesubsidencefeatureofdifferentspacingmulti—seammining，aswellascomparativeanalysistherelationshipofmult~seamminingdisplacementofoverlyingrockwithdistancechange．Thedifferencesinoverburdenfailurelawofdifferentspac
4、ing—coalminingisrevealed，providingatheoreticalbasisforengineeringPractice．Keywords：differentspacing；multi-seammining；overburdenfailure；numericalsimulation煤系地層可分為單一煤層和煤層群等地層。目多，黏土質(zhì)較少，也可稱微粒砂質(zhì)亞黏土。第三系平前礦業(yè)界的研究主要集中在單一煤層開(kāi)采的礦山壓均厚度53．39m，底部為洪積相，為半膠結(jié)狀砂礫層，力顯現(xiàn)及其控制上[1]，對(duì)煤層群開(kāi)采過(guò)程中沉陷特礫石成分主要為石灰?guī)r、石
5、英巖；中、上部為洪積相、點(diǎn)及相互影響規(guī)律的研究還相對(duì)較少，特別是近距湖泊相，主要為砂質(zhì)黏土、亞黏土及黏土，與下伏地離多煤層開(kāi)采相互間具有顯著影響。隨著煤炭企業(yè)層呈角度不整合接觸。含煤地層二疊系山西組揭露的開(kāi)采強(qiáng)度逐年增大，礦井平均采深增加，有些煤礦平均厚度為60．80m，其變化為東南、西北部較厚，中的開(kāi)采是在已采煤層之下再進(jìn)行開(kāi)采，或者實(shí)行上部較薄。巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中～細(xì)粒下兩煤層聯(lián)合開(kāi)采，形成了多煤層開(kāi)采問(wèn)題[3；多砂巖，含煤5～1O層，在礦區(qū)北部，3、4號(hào)煤合并，稱煤層開(kāi)采上覆巖土層的運(yùn)移規(guī)律、下煤層開(kāi)采時(shí)上為3+4號(hào)煤。礦區(qū)內(nèi)以3、4、
6、5號(hào)煤層發(fā)育最佳。覆巖層的破壞形態(tài)等問(wèn)題有待深入研究。2數(shù)值模擬1研究區(qū)地層條件特征2．1模型建立山西柳林某煤田揭露的地層有第四系、第三系、影響多煤層上覆巖層的移動(dòng)不僅和煤層間距有二疊系山西組等。第四系平均厚度在35．05m，主要關(guān)，還和煤層的開(kāi)采方式、上下煤層條帶等多因素有為亞黏土、亞砂土，夾有鈣質(zhì)結(jié)核，石英顆粒成分較關(guān)。為主要進(jìn)行研究不同煤層間距對(duì)巖層的影響，將其他的因素理想化，模型中上下煤層的巷道互相對(duì)齊，且采取開(kāi)采寬度相同。用有限差分法對(duì)煤層收稿日期：2012-01—06開(kāi)采和巖層的沉陷進(jìn)行模擬，模型采用彈塑性材料資金項(xiàng)目：江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程
7、項(xiàng)目資助(編號(hào)：蘇財(cái)教模型，參數(shù)取值依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)鉆孔資料和巖石力學(xué)(2011)209號(hào))試驗(yàn)結(jié)果。為消除邊界效應(yīng)，三維模型的長(zhǎng)度作者簡(jiǎn)介：沈永炬(1986一)，男，江蘇徐州人，碩士研究生，從事地質(zhì)工程與煤礦工程地質(zhì)方面的科研。E—mail：shenyongjul102@200m，寬度200m，上部煤層開(kāi)采高度4m，下部煤層126．corn。開(kāi)采高度3m，上部煤層頂板厚度103m，下部煤層底74中國(guó)礦業(yè)第21卷2Oo()板底部巖層厚度為14m，模型兩邊各取60m的邊宣l000幅界。模型側(cè)面限制水平移動(dòng)，底面限制垂直移動(dòng)，上0部施加上部巖層的自重應(yīng)力。煤層間距
8、分別取6m、一l0o0*-20oo15m、30m。-一6m間距+1
