外文翻译-采矿对煤层底板断层活化影响的数值模拟.doc

1、附录A采矿对煤层底板断层活化影响的数值模拟 摘要：利用数值模拟软件ANSYS ，模拟采矿引起的底板断层活化规律。结果表明，工作面在断层上盘和下盘时，横向、纵向和剪应力的变化，以及水平和垂直位移几乎一样的。因采矿地面岩石影响，在断层的上盘和下盘有应力降低和压力上升的地区。应力分布的影响，这样的断层的压力等值线的交错面临的过失和强调的是集中在岩层周围的两端。但是断层的影响，活化的上部或下部断块的工作面明显不同.当工作面在断层的下盘，有一个横向拉应力区的在断层的上盘;当工作面是在断层上盘，它有一个压应力水平较低的地区的工作面断层块。当工作面在断层下盘，最大垂直位移比工作面在断层上盘大5倍，这样极大地

2、增大致命的底板突水机会。关键词：采矿;断层活化;模拟1简介在本文中，我们试图评价受煤层底板的断层活化规律和变形。损害机制所造成的岩石煤层底板断层周围描述来自不同方面和在不同情况。说明可以在一定程度上加强我们的理解采矿影响煤层底板断层活化.然而，从这些观点的考虑，机械分析无法实现的预期的目的.为了更深刻的理解受工作面影响断层活化规律，我们使用计算机，从而使数值模拟试验，并获得了一系列有价值的结论。2数值计算模型的形成考虑到工作面在断层上下盘位子不同的影响断层活化，我们建立两个数字模型通过不同拉伸状态.图1是一个数值模型（模型）的工作面下盘，显示的负荷上方的岩层根据矿山压力的分布特征.基于现在采矿

3、技术学条件祁南煤矿，模拟工作面前70米和纵向的和30米深的煤层底板.底板的岩性是贝雷亚砂岩的弹性模量E = 1.09 104MPa时，泊松比 = 0.34 ，凝聚力 = 2.94MPa时，内摩擦角 = 35和容重 = 2.5 kN/m3。工作面在断层上盘数值模型（模式 ）和模型是一样的，但前面的支承压力是在工作面是在断层上盘的情况下。图1 计算模型3数值模拟结果与分析对于这两种模型，等值线图的水平，纵向和剪应力以及横向和垂直位移的模型 ， 计算和绘制分别为图2-3。（一）等值的水平应力（二）等值线垂直应力（三）剪应力等值线（四）等值线水平位移（五）垂直位移等值线图2 模型的计算结果3.1横向应

4、力分布特征（一）等值的水平应力（二）等值线垂直应力（三）剪应力等值线（四）等值线水平位移（五）垂直位移等值线图3 模型的计算结果 受开采的煤层底板岩石影响，有水平应力降低区域和不断上升的断层上盘。受断层影响分配的横向应力，很明显，应力等值线是错开的断层所面临的压力是聚集在断层岩层周围的两端。在模型，强调的是集中在浅水部分矿体上盘.水平应力是6.4-10 MPa. 在断层面得水平应力3.1至4.9MPa。下部采空区的低断块降低压力，甚至可能反过来向拉应力约0.5 MPa。在更深的部分，水平应力和压应力轮流逐渐增加。在模式 ，应力集中在下部矿体低断块和横向应力成为14.6-27.5 MPa。水平应

5、力下的断裂面是4.94-8.16MPa。下部采空区的断层降低压力;横向应力是4.94MPa。3.2垂直应力分布特征垂直应力分布也受到断层的影响。压力等值线的交错由断层面.应力集中在煤层下的断层两端。在模型中，应力是集中在较低的部分矿体低断层。当深度的增加，度在岩石下的应力聚集程降低.垂直应力条件下岩石煤层步骤从29.8MPa的18.7 MPa.The程度释放在上部采空区减少逐步和垂直应力增加1.5强度为8.6 MPa.The垂直强调在盘故障面对增加8.6MPa至15.4MPa。在模式 ，应力集中在下部矿体低断块。当深度增加，煤床下的岩石垂直应力集中在47.1 MPa到13.5 MPa.在断层下

6、盘垂直应力增长从2.33 MPa提高7.92 MPa.垂直应力在断层下盘为13.5 MPa。3.3剪应力的分布特征在断层上下盘的剪切应力的分布式明显不同的，剪切应力等值线是冲突的，和集中在断层两端剪切应力相比。模型 ，压力下面临断层演变从压剪应力的张应力。值范围从- 5.4MPa至-0.3MPa（减号指压应力和积极的迹象意味着拉应力） 。在上断块面的张应力对剪应力地区有价值0.3MPa的浅层部分，逐步提高到2.56MPa的更深的一部分。在模式的应力面对上述故障从紧张到压剪应力剪应力和价值不等， 6.6MPa，以-11.6MPa（再次，减号指压压力和积极的迹象拉应力）。上部部分断裂面是一个紧张剪

7、应力区和逐步降低的价值从4.99至0.57MPa。3.4水平位移模型，横向压缩病安置低断块小，它的价值是0.3-5.6 mm.横向压缩病安置在断层下盘是。最大值为四十二点六毫米，但逐渐下降至0.3毫米日益深入。在模式 ，紧张的横向位移煤炭楼的上半部分的故障范围从1.3mm到9.10mm.深横向压缩位移小，范围从0.3毫米1.9 mm.横向位移紧张盘故障是1.3和10.9毫米。3.5垂直位移正如在上述的描述，在采矿，垂直应力装载的岩石上改变.有时，从煤壁前面到采空区，推进方向沿支撑的工作面压力区，降低工作压力和垂直压力恢复地区将上升.重诉这一发展，岩层的煤层底板可能成为压区，扩大面积和重新压缩面

8、积位移岩石上的煤层底板降低日益深入。模型 ，压缩位移在断层下盘减少21.4毫米，在浅端8.2mm深底的扩大面积减少上部从84毫米到4.9mm从浅到深部。在模式 ，压缩位移在减少断层下盘在从34.17mm浅端部3.88mm在底和深的扩大面积的上半部分减少从14.28在浅层部分2.17mm的更深一部分。4结论鉴于我们的分析计算，可以得出以下推论：1）受采矿地面岩石，横向应力释放领域和不断上升的地区上半部分，并在盘故障发展。分布横向应力的影响的过失所显示的压力等值线是错开的故障面临的应力集中对岩层周围的两端故障。2）垂直分布也强调受故障，由于所表现出的压力等值线，交错在故障面对的压力是集中在岩层周围

9、的两端故障。3）剪应力分布的上限部分和下盘的故障也明显不同，剪应力集中在两个两端的故障。4）当工作面处于盘的故障，有一个横向拉应力区上部断裂;当工作面于上半部分的故障，它有一个横向压缩应力区在较低断块。5）当工作面是低故障块，最大垂直位移的5倍大于在上断块，这非常多增加了一个致命的突水从煤层底板。参考文献1 Gao Y F,Shi L Q,Lou H J等.煤层底板突水突规律与防治.徐州 ：中国矿业大学出版社， 1999 。 2钱鸣高，缪协兴 ，岩层控制的关键层理论.徐州 ：中国矿业大学出版社， 2000 。 3 Zhang J C,Zhang Y Z,Liu T Q.渗流在岩石和在煤矿底板突

10、水.北京 ：地质出版， 1997年。 4王连国，宋扬，煤矿底板突水的非线性特性及预测.北京 ：煤炭工业出版社， 2001年。 5 Gong S G，基本应用与实例分析ANSYS.北京 ：机械工业出版社， 2003 。 6 Li H Y,Zhou T P,Liu X X，ANSYS应用工程辅导.北京 ：中国铁道出版社， 2003 。 7王连国，宋元，矿井突水风险评估模型.工程地质学报， 2001,09 （ 02 ） ：158-163 。8 缪协兴,卢爱红,茅献彪，数值仿真膨胀岩巷道耦合作用下的水和地面压力.中国矿业大学学报， 2002,12（ 2 ）:121 - 125 。9王连国，毕善军，宋扬

11、，研究煤矿底板的变形与断裂规律数值模拟.压山压力与顶板管理， 2004 ，（ 4 ） :35 - 37 。 10王连国，宋扬，缪协兴，基于尖点灾难性煤层底板突水模型研究.中国岩石力学与工程杂志， 2003,22 （ 4 ）:573 - 577 。11 Jiang J Q，回采工作面围岩运动和应力.北京:煤炭工业出版社,1997年。附录BNumerical Simulation of Coal Floor Fault Activation Influenced by Mining AbstractBy means of the numerical simulation software ANSY

12、S, the activation regularity of coal floor faults caused by mining is simulated. The results indicate that the variation in horizontal, vertical and shear stresses, as well as the horizontal and vertical displacements in the upper and the lower fault blocks at the workface are almost identical. Infl

13、uenced by mining of the floor rock, there are stress releasing and stress rising areas at the upper part and at the footwall of the fault. The distribution of stress is influenced by the fault so that the stress is olines are staggered by the fault face and the stress is focused on the rock seam aro

14、und the two ends of the fault. But the influence in fault activation on the upper or the lower fault blocks of the workface is markedly different. When the workface is on the footwall of the fault, there is a horizontal tension stress area on the upper part of the fault; when the workface is on the

15、upper part of the fault, it has a horizontal compressive stress area on the lower fault block. When the workface is at the lower fault block, the maximum vertical displacement is 5 times larger then when the workface is on the upper fault block, which greatly increases the chance of a fatal inrush of water from the coal floor.Key wordsmining; fault activation; simulation1 IntroductionIn this paper we attempt to appraise the activation regularity and deformation of coal floor faults caused by mining. Damage mechanisms of rock around coal floor faults are described f