大同矿区三硬条件地表沉陷数值模拟.PDF

　第３２卷第３期 煤　　炭　　学　　报 Ｖｏｌ．３２　Ｎｏ．３　 　２００７年 ３月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹ Ｍａｒ．　 ２００７　 　　文章编号：０２５３－９９９３（２００７）０３－０２３５－０４ 大同矿区 “三硬”条件地表沉陷数值模拟 １，２ １ 侯志鹰 ，王家臣 （１中国矿业大学 （北京）资源与安全工程学院，北京　１０００８３；２大同煤矿集团公司，山西 大同　０３７０００） 摘　要：针对大同矿区 “三硬”条件马脊梁矿２号４０２盘区刀柱开采引发的井下工作面顶板大 ３Ｄ 面积突然垮落和地表整体塌陷，采用三维有限差分法ＦＬＡＣ 软件进行采场力学行为模拟分析． 从煤层的开挖到地表的塌陷，全面分析了开采历史过程的应力场、位移场和破坏场的分布与变 化，以及采场内煤柱的稳定性．提出了采场内煤柱失稳破坏引起采场应力重新分布，出现煤柱群 连续失稳破坏的多米诺效应，从而导致采空区顶板大面积突然垮落和地表整体塌陷． 关键词：“三硬”条件；地表塌陷；数值模拟；煤柱失稳；多米诺效应 中图分类号：ＴＤ３２５　　　文献标识码：Ａ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｏｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ“ｔｈｒｅｅｈａｒｄ”ｉｎＤａｔｏｎｇｍｉｎｉｎｇａｒｅａ １，２ １ ＨＯＵＺｈｉｙｉｎｇ ，ＷＡＮＧＪｉａｃｈｅｎ （１ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２ＤａｔｏｎｇＣｏａｌＭｉｎｅ ＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ，Ｄａｔｏｎｇ　０３７０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｃｏｕｎｔｅｒｓｕｄｄｅｎｒｏｏｆｃａｖｉｎｇａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｉｎｌａｒｇｅａｒｅａａｎｄｐｉｌｌａｒｍｉｎｉｎｇｉｎｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｕｎ ｄｅｒｇｒｏｕｎｄｉｎＮｏ２，４０２ｐａｎｅｌｉｎＭａｊｉｌｉａｎｇｃｏａｌｍｉｎｅｉｎＤａｔｏｎｇｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｈａｒｄ， ａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｍｉｎｉｎｇａｒｅａｍｅｃｈａｎｉｃｓｂｅｈａｖｉｏｕｒｂｙｍｅａｎｓｏｆ３ＤｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄＦＬＡＣｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｆｒｏｍｃｏａｌ ｓｅａｍｅｘｃａｖａｔｉｎｇｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ，ｄｉｓ ｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄａｎｄｄａｍａｇｅｄｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍｉｎｉｎｇａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｎｍｉｎｉｎｇａｒｅａ．Ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｍｉｎｉｎｇａｒｅａａｎｄＤｏｍｉｎｏｅｆｆｅｃｔｃａｕｓｅｄｂｙｕｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｕｎｄｅｒ ｇｒｏｕｎｄ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｓｕｄｄｅｎｒｏｏｆｃａｖｉｎｇｉｎｔｈｅｇｏｂａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅｈａｒｄ；ｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｈｅｕｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒ；Ｄｏｍｉｎｏｅｆｆｅｃｔ 　　大同煤田为双系煤层，侏罗系和石炭二叠系．目前主要开采上部侏罗系，含煤 １５层．埋藏深度２０～ ３５０ｍ，特别是上部２，３号和部分１１号，采深小于１５０ｍ，属典型的浅部煤层．大同煤田煤层坚硬 （ｆ＝