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摘要：运用数值模拟软件FLAC3D建立几何模型，对某矿首采工作面的采场矿压显现规律进行模拟研究。通过分析采场应力分布规律，为工作面安全高效开采提供一定的依据。
关键词：矿压显现；数值模拟；超前支承壓力
中图分类号：TD322 文献标志码：A 文章编号：
近些年，我国部分专家学者通过现场观测、数值模拟、实验室模拟等研究方法对工作面开采的矿压显现规律进行了研究[1-4]，结合某矿首采工作面的实际地质资料，建立了三维数值模型进行分析研究。通过对不同工作面推进距离，运用FLAC3D模拟软件，沿倾向对煤层矿压显现规律及采场位移变化量进行了分析研究。对于工作面矿压显现规律及后期工作面的超前支护等方面提供了一定的依据。
1 计算模型的建立
1.1 工作面概况
某矿工作面标高-275～-320。工作面走向长529～564m，倾斜长157m，煤层总厚1.0～3.3m，平均为2.3m，煤层倾角10～32°，平均为18°。煤层老顶为细砂岩，直接底以泥岩为主。老底为泥岩。采用一次采全高将两煤层及中部夹矸共同采出，顶板采用全部垮落法进行管理。
1.2 本构模型和岩体物理力学参数的选取
通过对现场打钻获取的岩样进行岩石力学实验，结合邻近工作面的岩层物理力学参数类比及数值模拟所选取的煤岩体岩石力学参数。选取材料力学参数如下表1所示。
表1 岩石力学参数
1.3 几何模型的建立
2 计算结果分析
随着工作面的不断推进，工作面矿压显现规律越发明显，当工作面推进到100m时，如图1（b）所示。工作面前方9.5m处应力达到峰值17.1MPa，工作面超前支承压力影响较为距离的范围增加值14.7m，由超前支承压力的形状可以看出，随着工作面的推进，在采场端部及开切眼处，形成了不完全对称的矿压规律，在开切眼处，工作面矿压显现剧烈程度较工作面超前支承压力大，这是由于工作面后方采空区顶板未跨落压实，同时采场端部随着工作面的推进，矿山压力还未完全影响到工作面前方。
当工作面推进到150m时，如图1（c）所示。在工作面前方11.3m左右达到应力峰值22.8MPa，工作面超前支承压力影响较为剧烈的范围为工作面前方16.7m。同时可以看出在工作面附近的采空区顶板未完全跨落，应力释放程度没有开切眼处顶板剧烈，同时，在工作面超前支撑应力范围的应力集中程度较开切眼附近岩体大。当工作面开采开切眼附近的煤层时，可以采用一定程度的卸压手段，减小其应力集中程度，为工作面安全高效开采提供依据。同时，由工作面超前支承压力的影响范围可知，在一定范围内，随着工作面的不断推进，工作面处超前支承压力影响范围逐渐增加，在实际生产中，需要对工作面前方一定范围内进行超前支护，以确保工作面安全高效的生产。
3 结论
（1）随着工作面的不断推进，工作面端部及开切眼附近岩体应力集中程度不断增加，采空区卸压程度也逐渐变大。
（2）随着工作面的不断推进，工作面开切眼处应力显现程度较工作面前方岩体明显，且临近开切眼处采空区应力释放高度较开切眼处明显。
（3）在实际生产过程中，当推进至开切眼附近的岩体，采取一定的卸压手段有利于工作面安全高效开采，工作面前方一定范围内，针对超前支承压力影响较为剧烈的范围16.7m附近进行超前支护从而保证工作面安全高效开采。
参考文献：
[1]李全生，张忠温，南培珠.多煤层开采相互采动的影响规律[J].煤炭学报，2006，31（4）：425～428.
[2]郭文兵，刘明举，李化敏等.多煤层开采采场围岩内部应力光弹力学模拟研究[J].煤炭学报，2001，26 （1） ：9～12.
[3]康全玉，郭文兵.多煤层采区岩移及内部应力的模拟研究[J].矿山压力与顶板管理，1999，3（4）：47～51.
[4]翟新献.多煤层采区上山与煤柱之间的关系[J].煤炭学报，2002，27（1）：11～15.
关键词：矿压显现；数值模拟；超前支承壓力
中图分类号：TD322 文献标志码：A 文章编号：
近些年，我国部分专家学者通过现场观测、数值模拟、实验室模拟等研究方法对工作面开采的矿压显现规律进行了研究[1-4]，结合某矿首采工作面的实际地质资料，建立了三维数值模型进行分析研究。通过对不同工作面推进距离，运用FLAC3D模拟软件，沿倾向对煤层矿压显现规律及采场位移变化量进行了分析研究。对于工作面矿压显现规律及后期工作面的超前支护等方面提供了一定的依据。
1 计算模型的建立
1.1 工作面概况
某矿工作面标高-275～-320。工作面走向长529～564m，倾斜长157m，煤层总厚1.0～3.3m，平均为2.3m，煤层倾角10～32°，平均为18°。煤层老顶为细砂岩，直接底以泥岩为主。老底为泥岩。采用一次采全高将两煤层及中部夹矸共同采出，顶板采用全部垮落法进行管理。
1.2 本构模型和岩体物理力学参数的选取
通过对现场打钻获取的岩样进行岩石力学实验，结合邻近工作面的岩层物理力学参数类比及数值模拟所选取的煤岩体岩石力学参数。选取材料力学参数如下表1所示。
表1 岩石力学参数
1.3 几何模型的建立
2 计算结果分析
随着工作面的不断推进，工作面矿压显现规律越发明显，当工作面推进到100m时，如图1（b）所示。工作面前方9.5m处应力达到峰值17.1MPa，工作面超前支承压力影响较为距离的范围增加值14.7m，由超前支承压力的形状可以看出，随着工作面的推进，在采场端部及开切眼处，形成了不完全对称的矿压规律，在开切眼处，工作面矿压显现剧烈程度较工作面超前支承压力大，这是由于工作面后方采空区顶板未跨落压实，同时采场端部随着工作面的推进，矿山压力还未完全影响到工作面前方。
当工作面推进到150m时，如图1（c）所示。在工作面前方11.3m左右达到应力峰值22.8MPa，工作面超前支承压力影响较为剧烈的范围为工作面前方16.7m。同时可以看出在工作面附近的采空区顶板未完全跨落，应力释放程度没有开切眼处顶板剧烈，同时，在工作面超前支撑应力范围的应力集中程度较开切眼附近岩体大。当工作面开采开切眼附近的煤层时，可以采用一定程度的卸压手段，减小其应力集中程度，为工作面安全高效开采提供依据。同时，由工作面超前支承压力的影响范围可知，在一定范围内，随着工作面的不断推进，工作面处超前支承压力影响范围逐渐增加，在实际生产中，需要对工作面前方一定范围内进行超前支护，以确保工作面安全高效的生产。
3 结论
（1）随着工作面的不断推进，工作面端部及开切眼附近岩体应力集中程度不断增加，采空区卸压程度也逐渐变大。
（2）随着工作面的不断推进，工作面开切眼处应力显现程度较工作面前方岩体明显，且临近开切眼处采空区应力释放高度较开切眼处明显。
（3）在实际生产过程中，当推进至开切眼附近的岩体，采取一定的卸压手段有利于工作面安全高效开采，工作面前方一定范围内，针对超前支承压力影响较为剧烈的范围16.7m附近进行超前支护从而保证工作面安全高效开采。
参考文献：
[1]李全生，张忠温，南培珠.多煤层开采相互采动的影响规律[J].煤炭学报，2006，31（4）：425～428.
[2]郭文兵，刘明举，李化敏等.多煤层开采采场围岩内部应力光弹力学模拟研究[J].煤炭学报，2001，26 （1） ：9～12.
[3]康全玉，郭文兵.多煤层采区岩移及内部应力的模拟研究[J].矿山压力与顶板管理，1999，3（4）：47～51.
[4]翟新献.多煤层采区上山与煤柱之间的关系[J].煤炭学报，2002，27（1）：11～15.