UDEC模拟研究：采场上覆岩层应力与破坏规律

"基于UDEC采场上覆岩层应力分布及破坏规律研究" 本文探讨了采空区上覆岩层在煤炭开采过程中的应力分布和破坏规律，利用UDEC（Unconstrained Discrete Element Code，无约束离散元法）软件进行数值模拟分析。在煤炭开采时，上覆岩层的性质和破坏模式对矿井内的矿压显现和岩层运动规律起着关键作用。目前，研究这些现象的方法包括力学实验、相似材料模拟实验和计算机数值模拟，其中数值模拟因能处理复杂岩石力学问题而得到广泛应用。 对于采空区上覆岩层的破坏机制，文章引用了前苏联的铰接岩块假说和比利时的预成裂隙假说，并结合钱鸣高的砌体梁模型进行了讨论。通常，采空区在垂直方向上被分为弯曲下沉带、裂隙带和垮落带三个部分，而在工作面走向上则划分为煤壁支撑区、冒落区和重新压实区。通过UDEC模拟，文章对15108采煤工作面上覆岩层的垮落规律进行了深入研究，得出冒落带高度为15.9米，裂隙带高度为29.5米，顶板初次垮落步距为41.6米，离层区宽度为120米。 15108工作面位于寺家庄矿，开采的是太原组15#煤层，煤层倾角平缓，近水平，地质条件稳定。工作面的平均深度为250米，顶底板平均距离5.6米。煤体松软，有矿山压力显现，顶板由K4、K3、K2石灰岩构成，属于一般坚硬类型。工作面采用了走向长壁开采方法。 UDEC数值模拟结果显示，采空区的划分有助于理解不同区域的特性和行为，这对采空区的瓦斯治理和高抽巷的位置确定提供了科学依据。通过这样的研究，可以更准确地预测和控制采空区的动态，减少灾害风险，提高煤矿的安全性和效率。此外，这些发现也为类似地质条件下其他矿井的开采规划提供了参考。