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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种弱化综放工作面端头悬空顶煤的数值模拟方法，通过三维离散元3DEC计算分析程序建立综放工作面端头悬空顶煤数值分析模型，并通过在倾斜厚煤层造穴模拟建立煤层空穴对综放工作面端头悬空顶煤的弱化作用分析模型，得出倾斜厚煤层综放工作面端头悬空顶煤煤层造穴弱化特性数值模拟结果，获得水力冲孔造穴条件下煤层造穴的厚倾斜厚煤层综放工作面端头悬空顶煤弱化特性，可以为将高压水射流技术引入综放工作面端头悬空顶煤治理中以研究综放工作面端头顶煤卸压特性、制定综放工作面端头顶煤高效垮落方案、实现悬空顶煤的有效治理提供理论基础和数据支持。

主权项：1.一种弱化综放工作面端头悬空顶煤的数值模拟方法，其特征在于，具体包括以下步骤：Step1，矿井现场实际调研，获得煤矿开采相关设计参数，地质勘探获取综放工作面所处位置地质资料数据；Step2，根据综放工作面所处位置地质资料数据采用3DEC模拟软件建立综放工作面端头悬空顶煤数值分析模型；使用命令流划分煤-岩层，对划分好的煤-岩层进行节理分组和网格划分；节理采用库伦滑移模型，对已经划分好的煤-岩层分别进行赋参、并根据综放面实际开采情况进行边界约束；Step3，根据矿井现场实际调研和地质资料，基于综放工作面端头悬空顶煤数值分析模型对煤层进行模拟综放开采，待工作面模拟推进至一定距离而使综放工作面端头出现悬空顶煤时，在端头悬空顶煤处使用穿层钻孔水力冲孔造穴的方式进行造穴弱化模拟分析，计算造穴情况下悬空顶煤变形特性后保存并提取数据；Step4，提取造穴条件下煤层开采的模拟数据进行分析，获得造穴条件下对端头悬空顶煤层弱化特性；水力冲孔前悬空顶煤的初始应力状态为σ1＝σ2＝σ3＝p0，其中σ1、σ2、σ3分别为第一主应力、第二主应力、第三主应力，p0为原岩应力，则煤层弹性应变能密度为： 式中：υ为弹性应变能密度；E为岩石弹性模量；v为泊松比；水力冲孔后悬空顶煤的应力状态计算如下： 式中：σ1、σ2、σ3分别为第一主应力、第二主应力、第三主应力；r0为穿层钻孔半径；r为水力冲孔造穴半径；p0为原岩应力；煤层弹性应变能密度表达式为： 式中：υ为弹性应变能密度；E为岩石弹性模量；v为泊松比；σ1、σ2分别为第一主应力、第二主应力。

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百度查询： 中国矿业大学 一种弱化综放工作面端头悬空顶煤的数值模拟方法