高李王
(山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)錦瑞煤業(yè)有限公司,山西 呂梁 033000)
本文以王莊煤礦為例,因其采煤法為長壁綜合采煤法,選用在煤層內(nèi)開掘采區(qū)巷道,當(dāng)工作面開采完成后,在采區(qū)內(nèi)仍殘留有大量的護(hù)巷煤柱[1-2],造成超過1 700萬t煤炭的損失。殘留煤柱地質(zhì)條件較為穩(wěn)定,積極回收可用煤柱,可增加礦井收益,減少資源浪費(fèi),具有重要意義。43M1煤柱工作面主采3#煤,平均煤厚6.8 m,平均煤層傾角為3°,埋深218 m~252 m,煤層底板所含矸石較為穩(wěn)定,43M1煤柱工作面絕對瓦斯涌出量為6 m3/min,屬低瓦斯礦井。由于工作面長度較短,在煤層開采兩端頭處頂煤回收率較小,本文主要采用離散元數(shù)值模擬軟件PFC2D顆粒元程序?qū)﹂_采時(shí)頂煤的破碎運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行模擬,對綜放工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化[3-4]。
離散元軟件PFC2D主要用來模擬圓形顆粒之間相互作用與顆粒運(yùn)動,將模擬物體分為數(shù)百顆具有代表性的顆粒,利用顆粒之間的介質(zhì)特性得出模擬物體的力學(xué)特性進(jìn)而解決包含復(fù)雜變形方式的真實(shí)問題。放頂煤的過程中煤巖體與破碎的頂板已表現(xiàn)出松散介質(zhì)特性,不能傳遞煤層覆巖在運(yùn)移后的壓力,但是在自重的作用下向下垮落,故可視為松散塊體的流動過程,因此選用離散元軟件PFC2D模擬放頂煤破碎垮落規(guī)律較為合理[5-6]。此軟件在放頂煤中主要有兩方面的研究:一是對煤層上方巖層的宏觀運(yùn)動形式與礦壓顯現(xiàn)的分析,二是對微觀情況下顆粒體之間的運(yùn)動模式。