淺埋煤層工作面的UDEC數值模擬研究

梁永超

(山西焦煤集團有限責任公司 東曲礦,太原 030200)

淺埋煤層的典型特征是埋深淺、基巖薄、上覆厚松散沙層,根據已有資料表明,淺埋煤層的礦壓顯現不一定比深埋煤層小,淺埋煤層工作面頂板破斷運動具有特殊性。從巖層控制層面考慮淺埋煤層,是巖層控制領域急需解決的關鍵問題之一[1-3]。

UDEC模擬軟件是一個針對非連續介質模型的二維離散元數值計算程序,應用于采礦工程主要有兩個優點:一是允許離散的巖塊產生大的變形,并且允許巖塊沿節理面滑動;二是模型可以自動適應新的接觸面。本文利用UDEC建立數值模型,利用所建立的模型研究相關工作面頂板,期望為相關礦井工作面安全高效開采提供參考依據[4-5]。

1 工程背景

山西焦煤集團東曲礦28208工作面位于麻坪嶺以北,小沙巖以南,上方地面有白家山村(已搬遷),煤層厚度為3.05 m,蓋山厚度214 m～343 m,走向長度為1 198 m～1 266 m,傾斜長度為226 m,面積為271 663 m2,工作面對應地面標高為1 124 m～1 256 m,工作面標高為861 m～945 m。工作面的老頂為石灰巖,厚度為4.40 m,直接頂為泥巖,厚度為0.95 m,直接底為砂質泥巖,厚度為4.20 m,如表1所示。

表1 煤層頂底板情況

2 數值模型的建立

對淺埋煤層條件下28208工作面進行數值模擬建立,計算模型長度為100 m,高度為42.08 m。工作面數值模型自下而上依次為:細粒砂巖、砂質泥巖、煤、炭質泥巖、砂質泥巖、9號煤、砂質泥巖、8號煤、泥巖、8號上煤、石灰巖、細粒砂巖、中粒砂巖、砂質泥巖、細粒砂巖、石灰巖、細粒砂巖、7號煤。28208工作面老頂為石灰巖,直接頂為泥巖,直接底為砂質泥巖。……