煤炭学报

作者：蔡永博, 王凯, 袁亮, 徐超, 付强, 孔德磊,

关键词：保护层开采, 下伏煤岩体, 卸荷损伤, 移动变形,

为研究保护层开采过程中下伏煤岩体卸荷损伤变形演化特征，运用FLAC3D数值模拟方法及现场实验测量手段，以山西保德煤矿实际情况为研究背景，对保护层开采过程中下伏煤岩体应力、变形、塑性演化规律进行了研究及验证。研究表明:保护层开采过程中，被保护层应力呈增大-减小-增大的变化规律，下伏煤岩体应力在空间上呈现出明显的“O”形应力分布规律;受保护层采动影响，下伏煤层测点经过原岩应力、应力集中、采动卸压、应力恢复四个阶段;最大应力集中系数与最小卸荷比为固定值，且出现时间相同，工作面前方应力集中系数与工作面后方卸荷比均呈往复性变化，变化周期与工作面来压周期相关;本文实例中，最大应力集中系数约为1.32，此时测点受到的z向应力值达到最大;最小卸压比约为4.4%，此时测点受到的z向应力值达到最小，卸压效果最好;受应力变化影响，被保护层呈压缩-恢复-膨胀-回缩的基本变化规律，最终状态保持一定的膨胀变形，与应力分区相对应，根据不同变形特征可将下伏煤层分为原岩状态区、压缩变形区、卸压膨胀区、变形恢复区;本文实例中11号煤层最大膨胀变形量约为06%，此时测点裂隙最为发育，增透效果最好，有利于瓦斯卸压抽采;受应力变化影响，下伏煤岩体塑形区域范围在空间上呈先xyz三向增大-x轴方向单向增大y轴z轴两个方向稳定的变化规律;随着工作面的回采，被保护层煤体塑性区范围在x轴方向不断增加;通过实测保德煤矿81307工作面回采过程中下伏11号煤地应力、膨胀变形量，对深部煤岩体卸荷损伤变形演化特征数值模拟结果进行了验证，下伏11号煤地应力、膨胀变形量变化规律与数值模拟规律较为吻合。

来源：2019年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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