不同刚度充填体采场应力分布及覆岩移动规律

摘要

为研究不同充填体刚度对采煤工作面围岩稳定性的影响,采用PHASE 2D有限元软件建立数值模拟,对充填体不同刚度条件下采场垂直应力及覆岩垂直位移进行了研究,分析了工作面前后方支承压力分布特征、采场围岩下沉量等。研究结果表明,当充填体弹性模量为2000 MPa时,煤体塑性区宽度为1.98 m;当充填体弹性模量增大到3000 MPa、4000 MPa时,煤体塑性区宽度降低为1.5 m;当充填体弹性模量为2000 MPa时,工作面前方煤体支承压力系数峰值为1.8;当充填体弹性模量为3000 MPa、4000 MPa时,支承压力系数峰值分别为1.71和1.67;模型工作面推进200 m后,当弹性模量为2000 MPa时,直接顶下沉量最大值为20 mm,当弹性模量为3000 MPa、4000 MPa时,直接顶下沉量最大值为17 mm;随着充填体刚度不断增大,垂直位移随着弹性模量增大而逐渐减小,垂直位移最大值分别为45 mm、40 mm、37 mm。分析认为,提高充填体刚度能够降低煤体破坏范围和提高围岩稳定性,但随着充填体刚度的进一步提升,这一趋势不再明显。