急倾斜俯伪斜上保护层保护范围的三维数值模拟

摘要

针对急倾斜俯伪斜采煤法上保护层保护范围的划定难题，基于有限元法，结合保护层顶底板煤岩层的物理力学参数和地质特征，采用3D-σ软件模拟急倾斜俯伪斜上保护层开采中被保护层的应力场及变形场的变化过程，得出保护层的保护效果，分析被保护层的最大主应力和变形随上保护层采煤工作面推进的变化规律；并根据保护层开采的应力卸压保护准则和变形保护准则，确定保护层沿倾向和走向的保护范围。结果表明，急倾斜俯伪斜采煤法上保护层沿倾向上、下边界的卸压角分别为84．9°和68．0°；沿走向的卸压角在倾向上呈非均匀分布，大小为38．3°～51．0°；同时，由现场考察方法与数值模拟方法所确定的急倾斜俯伪斜上保护层保护范围基本一致。因此，采用数值模拟方法来研究急倾斜俯伪斜上保护层的保护范围是可行的，且结果偏于安全。