·60 北京科技大学学报 2005年第1期 2所示沿煤层走向的计算模型，模型两侧面限制 根据现场取样和岩石力学实验结果，并考虑 水平移动，模型底面限制垂直移动，模型上部模 到岩石的尺度效应，计算采用的岩体力学参数见 拟上覆岩重，计算采用莫尔-库仑屈服推则. 表1. a)状房指 )沿煤层倾向 图1计算模型1 图2计算模型2 Fig.1 Computation model No.1 Fig.2 Computation model No.2 表1岩体力学参数表 Table 1 Mechanical parameters of rockmass 岩石名称 容重/kgm 体积模量/GPa切变模量/GPa抗拉强度MPa粘结力MPa内摩擦角/) 老顶 2485 8.0 4.0 3.0 8.0 50 直接顶 2400 5.8 2.7 1.0 1.5 43 四煤层 1400 5.0 1.0 0.1 1.0 35 直接底 2450 6.3 3.6 3.5 7.0 52 老底 2500 8.6 5.7 6.0 10.0 56 3计算结果分析 31综放面顶煤与顶板应力场特征 m11111mmm 由图3(a)可见，综放过程中，顶煤及顶板除受 mumm 自重场的作用外，还要承受因采动及顶板弯曲下 B 沉而形成的附加应力场的作用. 随着工作面向前推进，在煤壁前方一定距离 内，顶煤及顶板内最大主应力增至峰值后缓慢衰 减.在工作面煤壁前方及后方采空区顶板触矸 (a)沿煤层走向剖面 处，煤层顶板内最大主应力形成一大一小明显的 两个随工作面不断前移的动态应力峰值，即双峰 应力，另外，综采支架上方控顶区顶煤的主应力 随应变能的耗散而显著降低.沿煤层倾向在综采 面顶板内产生了明显的卸压区（如图3(）所示)， 随着最大主应力向实体煤岩内部的转移，在综采 面的两端头形成明显的两个峰值应力， m.c 3.2综放面顶煤与顶板位移场特征 从图4位移矢量场图中可看出，支架上方的 b)沿煤层倾向剂面 顶煤产生了垂向位移与水平位移的复合运动，顶 图3采场最大主应力变化曲线图 板岩层的移动具有明显的悬臂梁弯曲下沉特征. Fig.3 Major principal stress curves in the mining field 从顶煤及顶板位移变化曲线（图5）可见，由 于受采动及顶板弯曲下沉的影响，顶煤及顶板位 水平位移较大，直到采面支架后部位置附近，顶 移起始于煤壁前方较远的位置.综采过程中，顶 煤的水平位移与垂直位移都剧增至最大值，与最 板弯曲下沉的特征较明显.在支架上方，顶煤的 终发生顶煤散体跨落的实际情况吻合，北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 ` 年 第 1 期 2 所 示 沿煤 层 走 向的计 算模 型 . 模 型 两侧 面 限制 水 平移 动 , 模 型底 面 限制垂 直 移 动 , 模 型上 部模 拟 上覆 岩 重 , 计 算采 用 莫 尔一库 仑 屈 服 准 则 . 根 据现 场 取样 和 岩 石 力学 实 验 结果 , 并考 虑 到 岩石 的尺度 效应 , 计算 采 用 的岩 体 力学 参数见 表 1 . 图 1 计算 模型 1 F 啥 · 1 C o m P u at iot . m o d e l N o . 1 图 2 计算模 型 2 F ig · 2 C o m P皿加iot n m o d el N o . 2 表 1 岩体 力学 参数 表 五I, l e 1 M e e h a n i aC l P a ar m e加 sr Of er e k . a s s 岩石名 称 容重 /承g . m 一 3 ) 体积 模量 G/ aP 切变 模量 /G p a 抗 拉强度 肥 “ 粘 结力 /M p a 内摩 擦 角 o(/ ) 0 、 úō à妇`气,气U 4 气j ù曰t ō、 老顶 ù 直接 顶 四煤 层 直 接底 老底 2 4 8 5 2 4 0 0 1 4 0 0 2 4 5 0 2 5 0 0 8 . 0 1 . 5 1 . 0 7 . 0 1 0 . 0 3 计 算结 果 分析 1 1 综放 面 顶煤 与顶板 应 力 场特征 由图 3 (a) 可见 , 综 放过 程 中 , 顶煤及 顶 板 除受 自重场 的作 用 外 , 还要 承 受 因采动 及顶 板弯 曲下 沉 而 形成 的 附加 应 力场 的作用 . 随着 工 作面 向前推 进 , 在 煤壁 前 方 一定 距 离 内 , 顶 煤及 顶板 内最大 主应 力增 至峰 值后 缓 慢衰 减 . 在 工 作 面 煤 壁 前 方及 后 方 采 空 区 顶板 触 研 处 , 煤层 顶板 内最大 主应 力 形成 一大 一小 明 显 的 两个 随工 作 面不 断前移 的动 态 应 力峰值 , 即双 峰 应 力 . 另外 , 综采 支 架 上方 控 顶 区 顶 煤 的主 应 力 随应变 能 的耗 散而 显著 降低 . 沿煤 层倾 向在 综采 面 顶板 内产 生 了 明显 的卸压 区 (如 图 3 伪) 所 示) , 随着 最 大主 应力 向实 体 煤岩 内部 的转 移 , 在 综采 面 的两 端头形 成 明显 的两个 峰值 应力 . .3 2 综 放 面顶 煤 与顶 板 位移 场 特 征 从 图 4 位移 矢 量 场 图 中可看 出 , 支 架上 方 的 顶煤产 生 了垂 向位 移 与水 平位 移 的复合 运 动 , 顶 板 岩层 的移 动 具有 明显 的悬 臂梁 弯 曲下 沉特征 . 从 顶煤 及 顶板 位 移 变化 曲线 ( 图 5) 可见 , 由 于 受采 动及 顶板 弯 曲下 沉 的影 响 , 顶煤及顶 板位 移 起始 于煤 壁 前 方较 远 的位 置 . 综 采过 程中 , 顶 板 弯 曲下沉 的特 征较 明显 . 在 支 架 上方 , 顶煤 的 图 3 采场 最大 主应 力变化 曲线 图 F i g J M aj or p血d P a l , t n , 活 cu ~ 加 ht e . 恤in g ife dl 水 平 位移 较大 , 直到 采 面 支架后 部位 置 附 近 , 顶 煤 的水 平位 移 与垂 直位 移都剧 增 至最 大值 , 与最 终 发 生顶 煤 散体 跨落 的 实 际情况 吻合