滑动构造下回采工作面异常矿压显现规律模拟.pdf

第30卷第4期 西 安科技大 学 学报 v01．30 N0．4 OFSCIENCEAND 2010年7月 OFⅪ’ANUNⅣERSITY TECHNO【DGYJUd．2010 JOURNAL 文章编号：1672—9315(2010)04—0402—05 滑动构造下回采工作面异常矿压显现规律模拟 韦四江，支光辉，勾攀峰 (河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454003) 摘要：结合郜城煤矿13191回采工作面的地质条件，建立滑动构造作用下及正常情况下的回采 工作面数值计算模型，比较研究了回采过程中的支承压力、垂直位移等矿压规律。计算结果表 明：滑动构造作用下，工作面超前支承压力峰值所在位置比无构造时远得多，但应力集中系数较 低，工作面前方的煤岩体破坏范围大；随着工作面的推进，采空区顶板下沉量和工作面前方顶板 中的反弹值逐渐增大，反弹峰值距煤壁的距离为4～6m，和周期来压步距基本一致。最后，提出 了滑动构造条件下回采工作面安全开采的管理技术措施。 关键词：滑动构造；回采工作面；异常矿压；数值模拟 323 中图分类号：TD 文献标志码：A 0引言 滑动构造研究进展是20世纪80年代以来我国煤田地质领域取得的最重要的进展之一[1’4]。滑动构 造对豫西郑煤集团煤矿生产的影响相当严重，造成井巷工程的重大浪费、生产接续的紧张及矿井开拓方 案的确定困难。滑动构造造成顶板破碎和矿山压力异常，威胁矿井的安全生产，已成为影响采掘工作面 生产的一种主要地质构造归’6J。 郜城煤矿13191回采工作面赋存于滑动构造的前缘推挤和后缘拉伸的复合部位，处于煤层顶板为断 层泥和张性角砾岩复合区。断层泥受到构造的反复挤压、推拉作用，原生构造不复存在，强度非常低，遇 水会发生膨胀。张性砾岩区的岩体受到拉伸作用，岩体完整性较差，产生大量的张性裂隙。煤层及底板 作为滑动构造的基底，受到滑移构造的影响较小，按原生岩层考虑一’8】。 采用数值模拟方法对滑动构造后工作面回采过程中应力、位移分布规律加以研究，找出异常矿压形 成的原因，并给出相应的应对措施。 1数值计算模型 1．1地质资料 13191工作面可采长度625m，开切眼长112．6 m，平均煤厚3．3m，煤层倾角13．50。构造带顶板为断 层角砾岩，平均厚12．3 111．直接底为砂质泥岩，平均厚5．6m．北面和南面为未回采的13201和13181工作 面；西接一100回风大巷和一110运输大巷，东临郜F4逆断层。地面标高+322．8一+356．1nl，工作面标 m． 高一80一+40m，工作面埋深311—402 1．2计算模型 根据地质资料和边界效应，建立长200m(水平)、宽212．6 m，高100m的模型。在Y=+50m处，施 加垂直方向的最大主应力10．8MPa，在x=+100m，x=一100 m，z=O，z=212．6m的面上施加水平方 收稿日期：2010-03一15 助项目 通讯作者：韦四江(1977一)，男．河南扶沟人，博士研究生，讲师，主要从事矿山压力及其控制方面的研究． 万方数据 第4期 韦四江等：滑动构造下回采工作面异常矿压显现规律模拟403 向的压应力7．24MPa，模型底面Y=一50处为固定约束，即限制坐标轴方向的位移为零。 根据钻孔地质资料，对郜城13191工作面的煤层、顶底板一定范围内的岩体力学参数进行了折算(表 1)。 为了比较滑移构造对13191工作面回采期间矿压显现的作用，共建立2个模型。 I：滑