下保护层开采对围岩影响的数值模拟分析

"下保护层开采围岩运移数值模拟研究" 本文主要探讨了下保护层开采过程中围岩运移的数值模拟，旨在为煤矿安全生产提供科学依据。采用两种不同的数值模拟软件，即UDEC（Unconstrained Discrete Element Code）和FLAC 3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions），对鹤壁四矿下保护层开采后的岩层运动情况进行深入分析。 在描述中，作者提到模拟的重点是研究上覆岩层“三带”（冒落带、裂隙带、弯曲下沉带）的高度变化，以及被保护层的膨胀变形和卸压状态。通过模拟，可以预测和评估下保护层工作面的设计参数，如工作面长度、采高以及支护参数，从而确保开采过程的安全性和效率。 模拟结果显示，层间的关键层结构对被保护层的卸压和膨胀变形具有显著影响。具体来说，距离一8煤层4米的一层4.6米厚的石灰岩关键层对上覆煤岩层的影响较小，或者几乎无影响。然而，当关键层位置位于距离一8煤层约37米时，同样厚度的砂质泥岩关键层将对上覆煤岩层的卸压和变形产生一定影响。这表明不同岩石类型和位置的关键层可能对岩层稳定性产生差异性影响。 下保护层开采是一种常见的煤层瓦斯治理方法，通过在目标开采煤层下方先开采一层煤层，诱导顶板形成裂隙，从而减轻上方煤层的压力，提高其透气性，有利于瓦斯的抽采和减少突出风险。在鹤壁四矿，一8煤层被选为二1煤层的保护层，其开采将有助于二1煤层的安全高效生产。 在进行数值模拟时，模型尺寸以实际的下保护层3307工作面为基础，考虑了工作面的深度、煤层厚度等因素。UDEC软件用于模拟岩层的断裂和破坏过程，而FLAC 3D则更侧重于连续介质的力学行为，两者结合能够更全面地反映开采过程中岩层的动态响应。 通过这些数值模拟研究，不仅可以预测围岩运动规律，还能为矿井的开采设计、支护方案优化以及灾害预防提供科学指导。同时，这也提醒了矿业工程师在设计开采计划时，必须充分考虑地质构造、关键层的性质和位置等因素，以确保开采过程的安全和可持续性。