大采高综采工作面三维应力分布的关键规律与数值模拟

本研究聚焦于大采高综采工作面的三维应力分布规律，以谢桥煤矿1232(3)工作面为例，该工作面处于13-1煤层，具有较长的走向和倾斜长度，以及特定的地质结构。采用三维有限差分计算软件FLAC3D进行数值模拟，以准确模拟回采过程中的采场宏观力学特性。模型构建中，考虑了煤层厚度、倾角、节点数量和单元划分，以及采用摩尔-库伦屈服准则作为岩体破坏判据，同时提供了相应的煤岩力学参数。 模拟方案旨在全面揭示开采过程中采场围岩的应力分布特征，通过约束模型的侧向水平和底面垂直运动，确保模拟的精度。研究者特别关注了顶板岩层与工作面煤层中的应力作用位置关系，发现顶板的最大主应力作用位置位于煤层内的最大主应力前方，这表明开采活动对顶部岩石产生了显著影响。 此外，研究还揭示了采场内存在椭球形状的应力拱壳结构，工作面处于这个压力拱壳结构内部的低应力区域，这对于理解采场稳定性以及制定合理的支护策略至关重要。通过这项数值模拟，可以为煤矿开采过程中的应力管理、巷道设计和安全措施提供科学依据，以确保开采活动的安全和高效进行。 总结来说，本研究通过大采高综采工作面的三维数值模拟，深入探讨了开采过程中应力分布的动态变化，为优化矿井开采技术和提升矿山安全管理水平提供了重要的理论支持。