潘三矿保护层开采应力位移演化模拟研究

"淮南煤与瓦斯突出矿井潘三矿,ANSYS软件,保护层开采,应力场,位移场,采动卸压,煤层膨胀变形" 在淮南矿业集团潘三矿的研究案例中，该矿井面临的主要问题是高瓦斯含量以及13-1煤层的煤与瓦斯突出问题，这对矿井的安全生产构成严重威胁。作为高瓦斯矿井，潘三矿的主采煤层包括13-1和11-2煤层，这两个煤层都有特定的地质特征，如煤层倾角和厚度，并且13-1煤层存在炭质泥岩和泥岩的夹矸。11-2煤层虽未发生过煤与瓦斯突出，但同样被标记为突出危险煤层。 为了解决这一问题，研究者采用保护层开采策略，这是一种预防煤与瓦斯突出的有效方法。通过运用ANSYS软件，一个广泛应用的有限元分析工具，他们模拟了保护层开采过程中被保护层（即11-2煤层）的应力分布和位移变化情况。这种模拟有助于揭示在开采过程中煤层和周围岩石的压力如何释放，以及煤层如何因开采而产生变形。 在模拟过程中，研究者关注了采动卸压和煤层膨胀变形两个关键因素。采动卸压是指开采活动导致的煤层及其周围岩石应力状态的变化，而煤层膨胀变形则是指开采过程中煤层自身因压力释放而产生的体积变化。通过结合这些模拟结果和现场实测的数据，如被保护层的应力水平及顶底板的变形量，研究人员能够深入理解保护层开采对整个矿井应力场和位移场的影响。 应力场和位移场的演化规律对于分析开采保护层的防突机理至关重要。当保护层被开采时，它会减轻其下方煤层的压力，减少煤与瓦斯突出的可能性。通过模拟和实测数据的结合分析，可以优化开采方案，预测和控制可能的煤层动态行为，从而提高矿井的安全性。此外，这些研究成果不仅适用于潘三矿，也对其他类似条件的矿井有着重要的参考价值。 这项研究利用先进的数值模拟技术和实地测量手段，为理解和改善高瓦斯矿井的开采安全提供了科学依据，特别是通过保护层开采来防止煤与瓦斯突出的方法，对于推动煤矿安全生产技术的发展具有重要意义。同时，它也为未来在复杂地质条件下的矿井开采提供了理论支持和实践指导。