煤炭工程 ›› 2013, Vol. 45 ›› Issue (5): 79-82.doi:

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煤炭地下气化场覆岩运动规律的数值模拟研究

唐芙蓉1,王连国2,3,陆银龙4,韩猛2,5   

  1. 1. 中国矿业大学理学院 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
    2.
    3. 中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
    4. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程
    5. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
  • 收稿日期:2013-04-01 修回日期:2013-02-04 出版日期:2013-05-10 发布日期:2013-05-10
  • 通讯作者: 唐芙蓉 E-mail:rjccumt@163.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金;中央高校基本科研业务费专项资金;教育部新世纪优秀人才支持计划项目

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  • Received:2013-04-01 Revised:2013-02-04 Online:2013-05-10 Published:2013-05-10

摘要: 根据煤炭地下气化场实际地质结构,考虑高温对燃空区上覆岩层物理力学特性的影响,采用RFPA建立模型分析燃空区覆岩结构运动及“三带”分布规律,结果表明:(1)燃空区上覆岩层出现明显的“三带”特征,冒落带高度约为8m,裂隙带高度发育到煤层顶板上方约25m处,裂隙带之上至地表之间的岩层为弯曲下沉带。燃空区老顶关键层初次来压步距约为42m,周期来压步距约为12m。(2)随着燃空区扩展,燃烧煤壁前方形成剪应力集中区,由下向上发展成拱形分布;煤壁前方形成应力增高区,煤层支承压力增高系数为2.0~2.3;厚覆岩层支承压力集中系数亦逐渐增大,当燃空区扩展到厚顶板的极限破断跨距时,厚顶板上的载荷发生跳跃式变化,超前支承压力快速增大,后因冒落矸石的支撑作用,关键层上的载荷在燃空区范围内有所降低。(3)随着燃空区扩展,上覆岩层的移动范围及下沉量逐步增大;老顶关键层出现初次破断及周期来压后,厚硬岩层下沉量明显增大;同一时刻距离煤层越近的顶板,其垂直位移越大;上覆岩层位移下沉曲线基本呈对称分布。

关键词: 地下气化, 燃空区, 覆岩运动, 三带

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