采空区顶板冒落模拟：边界尺寸与下沉规律

"采空区顶板冒落数值模拟模型边界尺寸确定及冒落规律" 在煤矿开采过程中，采空区顶板冒落是至关重要的安全问题，它直接影响着矿井的安全稳定性和开采效率。本研究由高建良、靳晓敏和杨明等人在河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室进行，他们使用通用离散元软件UDEC建立了一个物理模型，以赵庄煤矿的综采工作面顶底板岩层特性为背景，对模型边界尺寸进行了深入探讨，以期消除边界效应并获取准确的数值模拟结果。 在数值模拟中，模型的边界尺寸选择至关重要，因为它会直接影响模拟的精度和可靠性。通过对不同上边界和侧向边界尺寸的模型进行比较，研究发现，当模型的上边界尺寸大于70米，侧向边界尺寸大于100米时，模拟结果才不受边界效应的影响，从而能够提供可靠的老顶下沉量数据。这一结论对于确保模拟结果的准确性具有指导意义。 研究还揭示了不同工作面推进距离条件下老顶冒落的下沉规律。当工作面推进距离超过300米后，老顶沿推进方向在采空区中部的最大下沉量保持不变。这意味着，随着开采的深入，采空区中央的顶板稳定性将维持在一定水平。 进一步分析发现，从采空区边界开始，向内深入，中粒砂岩的下沉量逐渐增加，尤其是在距离边界约100米的位置，下沉量达到最大值2.70米。这表明，靠近采空区边缘的区域更容易发生顶板垮塌，对巷道维护和支护设计提出了挑战。 此外，随着距离工作面的距离增加，老顶中粒砂岩的下沉量呈现线性增加的趋势。在工作面后方约120米的位置，下沉量达到峰值2.70米。这个发现对于优化工作面的支护策略和预测潜在的顶板灾害风险具有实际应用价值。 该研究通过数值模拟方法对采空区顶板冒落进行了深入探究，明确了模型边界尺寸的选取标准，并揭示了顶板下沉的规律性变化，为煤矿的开采规划、顶板管理以及安全防护提供了理论依据和技术支持。这些研究成果可以作为未来类似矿山进行顶板稳定性分析和预防冒落事故的重要参考。