综放采场覆岩冒落与围岩支承压力动态分布规律的数值模拟

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1、第23卷第7期岩石力学与工程学报23(7)：1122～11262004年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2004综放采场覆岩冒落与围岩支承压力动态*分布规律的数值模拟浦海缪协兴(中国矿业大学理学院徐州221008)摘要在岩层控制的关键层理论基础上，运用RFPA’2000软件，模拟了综放采动覆岩的冒落过程，得到了采动覆岩的破断垮落规律和围岩支承压力的动态分布规律，进而得到了综放采空区的支承压力分布情况。采空区的破碎冒落覆岩可划分为3个区，即自然堆积区、结构支撑区和压实稳定区，这对老

2、塘破碎岩体压实状态描述及渗流特性分析具有重要的参考价值。关键词矿业工程，综放开采，覆岩移动，支承压力，数值模拟分类号TD325文献标识码A文章编号1000-6915(2004)07-1122-05NUMERICALSIMULATIONOFDYNAMICFALLINGOFOVERLYINGROCKSANDABUTMENTPRESSUREINSURROUNDINGROCKSFORFULLY-MECHANIZEDTOP-COALCAVINGSTOPEPuHai，MiaoXiexing(CollegeofSciences，ChinaUniversityof

3、MiningandTechnology，Xuzhou221008China)AbstractBasedonthekeylayertheory，thefallingprocessoftheoverlyingrocksinfully-mechanizedtop-coalcavingstopeissimulatedusingtheRFPA′2000software.Thedynamicdistributionpatternsofthecavingoftheoverlayingrocksandtheabutmentpressureinsurrounding

4、rocksareanalyzed.Thedistributionoftheabutmentpressureinthegoafisobtainedbynumericalsimulationforthefirsttime.Accordingtothecalculatedresults，thecrackedrocksinthegoafcanbedividedintothreeareas，namely，naturalaccumulationarea，structuresupportingareaandsteadycompactionarea.Thefind

5、ingsareofimportantvaluefordescribingthecompactionstateandanalyzingtheseepagefeaturesofthecrackedrockinthegoaf.Keywordsminimgengineering，fully-mechanizedtop-coalcavingmining，overlyingrockmovement，abutmentpressure，numericalsimulation岩体中的水与瓦斯的运移；(3)开采沉陷导致地面1引言建筑物、耕地及环境的毁坏，引发一系列环境

6、、经济、社会问题。因此，了解和掌握采动覆岩的移动煤矿采动覆岩的运动将造成采动损害及相关灾规律具有重要的现实意义。针对覆岩移动规律问题，害问题，主要表现为：(1)危及井下工作人员及设国内外学者已提出了多种假说与理论，其中，具有备的安全；(2)岩层移动形成采动裂隙，引起周围代表性的有压力拱假说、预成裂隙梁假说、铰接岩2002年7月8日收到初稿，2002年9月3日收到修改稿。*国家自然科学基金重点项目(50134040)资助课题。作者浦海简介：男，1978年生，2000年毕业于中国矿业大学计算机软件专业，现为中国矿业大学工程力学专业博士研究生，主要从事岩

7、石力学数值计算方面的研究工作。E-mail：hai-pu@263.met。第23卷第7期浦海等.综放采场覆岩冒落与围岩支承压力动态分布规律的数值模拟•1123•块假说、砌体梁理论、传递岩梁理论等。实践表明，表1数值模拟模型中各岩层的力学参数上覆岩层的岩性对岩层移动以及地表沉陷有很大的Table1Mechanicalparametersofeachstratumin影响。针对坚硬岩层在覆岩移动中的控制作用，钱numericalsimulationmodel鸣高院士领导下的课题组，在砌体梁理论基础上又弹性模量抗压强度容重厚度[1～3]层号岩性－5－3发

8、展、建立了岩层移动与控制的关键层理论。/GPa/MPa/10N·mm/m关键层理论的建立，对于指导卸压瓦斯抽放、离层1表土