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工作研究与理论探讨

基于数值模拟的上行开采可行性分析研究

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郑波ꎬ刘志高ꎬ刘凤洲ꎬ柴海涛

(１内蒙古鄂尔多斯联海煤业有限公司ꎻ内蒙古鄂尔多斯０１７３００ꎻ

２北京易控智驾科技有限公司ꎬ北京１０００８３ꎻ３乌审旗蒙大矿业有限责任公司ꎬ内蒙古鄂尔多斯０１７３０７ꎻ

４煤炭科学技术研究院有限公司ꎬ北京１０００１３)

摘要:上行开采能够缓解采区接续紧张、复采遗留煤炭资源及挖掘老矿潜力ꎬ提高资源回收率ꎮ本文以新疆某矿Ｂ１、

Ａ５煤层蹬空开采条件为工程背景ꎬ通过数值模拟方法对开采间距、开采厚度、开采倾角、开采时间间隔进行分析ꎬ开展上行开

采可行性研究ꎬ并将其应用于矿井地质及生产条件ꎮ

关键词:上行开采ꎻ可行性分析ꎻ数值模拟ꎻ位移应力分析

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中图分类号:Ｆ４０６.３ꎻＴＤ８２３.８１文献标识码:Ｂ文章编号:１００８０１５５(２０２４)１８０００１０４

在满足特定条件下ꎬ采用上行开采能够缓解采区接方法和煤层倾角对上行开采的影响ꎬ以及掌握Ａ５煤层

续紧张、复采遗留煤炭资源及挖掘老矿潜力ꎬ实现矿井开采对Ｂ１煤层的破坏情况ꎮ采用ＵＤＥＣ数值模拟软件

生产能力的提升ꎬ提高资源回收率ꎮ许多学者采用理论对Ａ５煤层开采后Ｂ１煤层的应力赋存及顶底板位移

分析、数据验证、数值模拟手段对不同工程背景煤矿上进行分析ꎬ模型尺寸长为４００.００ｍꎬ高为２５０.００ｍꎬ如

[１]

行开采进行研究ꎮ例如ꎬ查丽娟等结合３ＤＥＣ数值模图１所示ꎮ

[２]

拟分析近距离煤层上行开采可行性ꎻ韩伟等采用理论

计算与分析、数值模拟方法研究辛安煤矿蹬空开采技术

条件ꎬ并基于可行性判别共识提出蹬空可采结论ꎻ张晓

[３]

春等研究煤层采后顶板垮落特征及覆岩下沉变形规

[４]

律ꎬ并对上行开采煤层可行性进行判别ꎻ杨胜利等根

据上行开采条件下巷道围岩受力与变形破坏特征确定

[５]

上行开采合理巷道断面形状ꎻ陈昌宜等通过理论公式

法及数值模拟分析明确煤层上行开采可行性以及“两

[６]

带”发育高度及煤岩应力分布特征ꎻ刘建军等采用多

种方法对比分析上行开采和下行开采模式ꎮ图１数值模拟模型

以上研究为上行开采可行性分析提供了宝贵经验ꎮ

为遵循煤炭资源优化利用、企业经济利益与社会效益最２.１煤层间距对上部煤层的影响

大化的原则ꎬ本文以新疆某矿Ｂ１、Ａ５煤层蹬空开采条件为分析煤层间距对上部煤层的影响ꎬ分析间距

为工程背景ꎬ通过理论经验公式和数值模拟方法开展上８０ｍ、１６０ｍ、２４０ｍ煤层开采间距下位移与应力变化规

行开采可行性分析研究ꎬ研究成果表明:上行开采合理ꎬ律并总结ꎬ如图２~图４所示ꎮ

可以延长煤矿服务年限并提高资源回收率ꎮ当间距为８０ｍ时ꎬ应力和位移变化如图２所示ꎮ

１工程概况随着Ａ５工作面回采ꎬ上覆岩层位移分布出现变化ꎬ

－整体覆岩位移量由下部覆岩向外部覆岩逐渐递减ꎬ

Ｂ１煤层为中厚厚煤层ꎬ可采范围内埋深５０~

２２０ｍꎬ平均埋深１