任军科

（山西乡宁焦煤集团 东沟煤业有限公司，山西 乡宁 042100）

特厚煤层充填开采条件下分层开采的高度和控顶距研究

任军科

（山西乡宁焦煤集团 东沟煤业有限公司，山西 乡宁 042100）

针对国内某大型煤矿开采煤层厚度大、埋深深的特点，分析了不同采高、不同开采控顶距条件下工作面采场围岩的稳定性，得出了采高、控顶距对采场围岩的影响关系。

特厚煤层；充填开采；采高；控顶距

1 概述

为了保证某大型矿井特厚煤层分层开采时工作面的围岩稳定，并解决因开采带来的地表沉陷问题，针对该矿充填开采的特性，分析了不同分层开采高度、不同控顶距条件下工作面周围岩体的应力特征和位移特征，研究了分层高度和控顶距对采场围岩稳定性的影响。

2 方案确定及模型建立

该矿井开采煤层为四分层，为了分析开采高度和控顶距对工作面围岩稳定性的影响程度，分析开采高度为2m、4m、6m，控顶距为12m、4m时采场围岩的稳定性。其各分层煤岩的物理力学特性参数如表1所示。模型上边界为应力边界，受上覆岩层自重应力作用，取为q=13.6MPa；左右边界为水平位移固定约束；下边界为铅垂位移固定约束，重力加速度g=10m/s2。见图1。

编制有限元程序时，基于的理论依据如下：

平衡微分方程：σij，i+Fj=0.

几何方程：εij=0.5（μi，j+μj，）i.

应变协调方程：εij，kl+εkl，ij-εik，jl-εjl，ik=0.

物理方程：σij=λεkkδij+2Gεij.

Drucker模型：（fI1，J）2=αI1+=K.

3 结果分析

图1 计算模型图

表1 煤岩物理力学参数表

建立开采高度分别为2m、4m、6 m，控顶距分别为12m、4m时的6种数值计算模型，分析其各自的应力分布和位移分布数据后，提取数据，绘制出了图2的采场围岩破坏区域分布图。……