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摘要： 对贵州某煤与瓦斯突出矿井建立FLAC3D模型进行分析，沿走向在中间部分的应力减小，在开切眼和收作线的应力增大；沿走向方向，煤层开挖到100m和150m的时候煤层的卸压范围最大，开挖200m时候卸压区范围有所减小。通过对上保护层开采后的煤层群应力变化进行研究，可以更好的确定保护层保护范围。
Abstract： This paper analyzes the FLAC3D model of coal and gas outburst well of one Guizhou mine. Along the strike direction， the stress of the middle part is decreasing， and the stress of open-off cut and incorporated line is increasing； along the strike direction， when the excavation to 100m and 150m， the relief scope of coal layer is the largest， and when to the 200m， the relief scope is decreased. The study of the coal seam group stress changes after mining the upper protective layer can better determine the scope of the protective layer.
关键词： 上保护层；应力；数值分析；煤与瓦斯突出；瓦斯抽放
Key words： upper protective layer；stress；numerical analysis；coal and gas outburst；gas drainage
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）21-0107-02
0 引言
随着矿井开采深度的延伸，煤层瓦斯突出危险性将逐步增大，瓦斯作为煤矿5大灾害之一，严重威胁着矿井的安全生产，制约着矿井发展。实践开采表明，保护层仍然是最有效、最经济的煤与瓦斯突出矿井灾害防治措施。而保护层开采最重要的是确定保护层保护范围，运用数值模拟的方式对上保护层开采后的煤层群应力变化进行研究，可有效确定保护层保护范围，实现煤矿安全高效开采。
1 概况
贵州某煤矿为煤与瓦斯突出矿井，矿井内可采煤层为1#、3#、5#、7#煤层，1101工作面为首采工作面，该采面处在一采区井筒南翼，上覆无可采煤层，工作面煤层平均厚度为1.5m。煤层的顶底板岩性见表1。
2 数值分析
2.1 建立数值模型
运用FLAC3D数值模量软件对保护层开采后的应力变化进行分析。首先建立FLAC3D模型，由于计算机的配置原因，网格划分不能很密，但能反映保护层开采后的应力变化。模型尺寸为300m×300m×185m（长×宽×高），网格划分为长20个，宽20个，高62个，模型网格总数为27783，节点总数为24800，模型上部边界离地表200m，垂直应力取5MPa。数值计算模型见图1，本构模型选择摩尔—库伦模型，力学性质见表2。
2.2 数值模拟结果分析
2.2.1 沿倾向应力变化分析
煤层沿倾向开挖100m，从图2中可以看出，煤层在中间部分的应力减小，为主要卸压区。在开切眼和收作线的应力增大，在开切眼处的应力值最大，达到11.9MPa。
2.2.2 沿走向应力变化分析
图3、图4、图5、图6分别为保护层工作面开挖50m、100m、150m、200m后的应力云图。
从图3可以看出，保护层顶底板出现一定范围的卸压区，但是此时的卸压区比较小，卸压的程度不大。此时，最小应力为2.03MPa，最大应力为10.64 MPa。
从图4可以看出，保护层顶底板的卸压区范围逐渐扩大，此时的煤层透气性逐渐增大，最小应力为3.71MPa，最大应力为10.89MPa。
从图5可以看出，保护层顶底板的卸压区范围进一步扩大，但是采空区后部出现了应力恢复区，煤层的透气性相应的减小，但是仍然处于卸压增透范围。此时最小应力为3.87MPa，最大应力为10.79MPa。
从图6可以看出，保护层顶底板的卸压区范围有所降低，应力逐渐增加，透气性相应减小。
3 结论
①建立数值模型进行分析，煤层沿倾向在中间部分的应力减小，为主要卸压区。在开切眼和收作线的应力增大，在开切眼处的应力值最大，达到11.9 MPa。②沿走向方向，煤层开挖到100m和150m的时候煤层的卸压范围最大，开挖200m时候卸压区范围有所减小。通过对上保护层开采后的煤层群应力变化进行研究，可以更好地确定保护层保护范围。
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