·8· 北京科技大学学报 2005年第1期 大垂直位移值的点位于距切眼20-25m之间，验 带分布，煤壁表层与支架后部附近的煤体呈现出 证了直接顶垮落的步距约为20-25m这一结论. 张拉破坏现象. (4)大倾角综放面沿煤层走向推进到距离切 4结论 眼约32m处，直接顶离层垮落，垮落步距约为 (1)在综放面煤壁前方及后方采空区顶板触 20~25m.在顶板离层位移变化曲线中，直接顶产 矸处，煤层顶板内最大主应力形成两个随工作面 生最大水平位移与最大垂直位移值的点位于距 不断前移的动态应力峰值，即双峰应力.综采支 切眼20-25m之间，验证了直接顶垮落的步距约 架上方控顶区顶煤的主应力随应变能的耗散而 为20-25m这一结论. 显著降低 参考文献 (②)沿煤层走向，由于受采动及顶板弯曲下沉 [1]尹光志，鲜学福，待高飞，等.大倾角煤层开采岩移基本规 的影响，顶煤及顶板位移起始于煤壁前方较远的 律的研究.岩土工程学报，2001,21(4少：450 位置.在支架上方，顶煤的水平位移较大；到采面 2]陈忠辉，谢和平，王家臣，综采放顶煤三维变形、破坏的数 值分析.岩石力学与工程学报，2002,21(3)：309 支架后部位置附近，顶煤的水平位移与垂直位移 [3]钱鸣高，石平五，矿山压力与岩层控制.徐州：中国矿业大 都增至最大值.沿煤层倾向，采场覆岩的沉降凹 学出版杜，2003.361 陷具有明显的不对称特征，最大沉降偏向采区下 [4]杨硕，采动损害空间变形力学预测.北京：煤炭工业出版 山一侧. 社，1994 [5]王树元，岩层与地表移动预计方法，北京：煤炭工业出版 (3)在支撑压力作用下，支架上方靠近采空区 杜，1989 侧的顶煤首先发生张拉性破坏，随着顶板的不断 [6]UDEC2D (3.0)User's Manual Itasca.Minnesota:Consulting Gro- 下沉，压剪破坏区不断向煤体内部扩展，在煤壁 up,nc,1996 前方与支架上方煤体内有明显的压剪楔形滑移 Distinct element analysis on coal movement law and failure mechanism during mechanized top-coal caving in steep thick seam WANG Shuren,WANG Jin'an,DAI Yong Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRAC By using UDEC2D technique,this paper analyzed coal and rock movement laws,the deformation and failure characteristics of coal and the major principal stress in the process of top-coal caving in steep thick seam. The failure mechanism of coal and the movement trend ofrock on the top-coal caving working face were discussed. The results showed agreement with the field conditions,which is of important theoretical meaning to direct the prac- tice in the similar engineering. KEY WORDS steep thick seam;coal and rock movement;mechanized top-coal caving;mumerical simulation北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 5 年 第 1 期 大 垂直 位 移值 的点位 于 距切 眼 20 一25 m 之 间 , 验 证 了直 接 顶垮 落 的步 距 约 为 20 ~2 s m 这 一 结论 . 4 结 论 ( l) 在 综放 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 成两 个 随工 作面 不 断 前移 的动态 应 力 峰值 , 即双 峰 应 力 . 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 . (2 )沿 煤层 走 向 , 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 . 在支 架上 方 , 顶 煤的水 平位 移 较大 : 到采面 支架 后 部位 置 附近 , 顶煤 的水 平 位 移与 垂直 位 移 都增 至 最大 值 . 沿 煤 层倾 向 , 采 场 覆 岩 的沉 降 凹 陷具 有 明显 的不 对称特 征 , 最 大 沉 降偏 向采 区 下 山 一 侧 . (3 )在 支撑 压 力作 用 下 , 支 架上 方 靠近 采 空 区 侧 的顶 煤 首先 发 生张 拉性 破 坏 . 随着 顶板 的 不断 下 沉 , 压 剪破 坏 区 不 断 向煤体 内部扩 展 . 在 煤 壁 前 方 与 支 架 上 方煤 体 内有 明显 的压 剪 楔 形 滑 移 带分 布 . 煤 壁表 层 与 支架 后 部 附近的 煤体 呈 现 出 张拉 破 坏现 象 . (4 ) 大 倾 角综 放 面 沿煤层 走 向推 进 到 距 离切 眼 约 32 m 处 , 直 接顶 离层 垮 落 , 垮落 步距 约 为 2 0一2 5 m . 在 顶 板 离层 位 移变 化 曲线 中 , 直接 顶 产 生 最 大 水 平 位 移 与 最 大 垂 直 位 移 值 的点 位 于 距 切 眼 20 一25 m 之 间 , 验证 了直接 顶 垮 落 的步 距 约 为 2 0一2 5 m 这 一 结 论 . 参 考 文 献 【l] 尹光 志 , 鲜 学福 , 待 高 飞 , 等 . 大 倾角煤层 开采 岩移 基本规 律的研究 . 岩土 工程 学报 , 2 0 1 , 21 (4 ) : 4 50 2[] 陈忠辉 , 谢 和平 , 王家 臣 . 综采放顶 煤三 维变 形 、 破坏 的数 值 分析 . 岩 石 力学与工 程学 报 , 2 0 2 , 21 (:3) 309 3[] 钱 鸣高 , 石 平五 . 矿 山压 力 与岩层 控制 . 徐 州 : 中国矿 业大 学 出版社 , 2 0 0 3 . 3 6 1 4[ 1 杨硕 . 采动 损 害空 间变形 力学 预测 . 北京 : 煤炭 工业 出版 社 , 19 9 4 5[ ] 王树 元 . 岩层 与地表 移动 预 计方法 . 北 京: 煤 炭 工业 出 版 社 , 19 8 9 [ 6 ] IJD E C Z D ( 3 . 0 ) U s已 s M a n u al l七幼 ca . M i加 e s o at : C on s u l t运g G r o - 叩 , 玩c , 19 9 6 D i s t i n e t e l e m e n t an a ly s i s o n e o a l m o v e m e n t l aw an d fa il uer m e hc an i s m du ir n g m e e h an i z e d t op 一 e o a l e va i n g in s et eP ht i e k s e am 砚咬N 6 hS u er n , 汗月刀召 五儿 ,a n , 刀通1 oY gn C iv il an d Evn ior lun e n alt E n g in e e inr g S c h o L U in v ’eIs iyt o f s c ~ an d 工戈hn o l o gy B e ij in g , B e ij in g 0 0 0 83 , C h in a A B S T RA C B y us ign I JD E C ZD te c b 山q u e , hit s p aP er an al yz ed co al an d or ck m vo em e n t l aw s , het de fo mr iat on an d ifa l uer e h a r a c t ier ist e s o f e o al an d ht e m aj or Pn n c iP a l s etr s s in het P r o ce s s o f ot P 一 e o ia e va ign in s钾e P 而 e k s e am . hT e ifa l uer m e e h耐sm o f o oal an d het m vo e m ent tr e n d o f or e k on ht e t oP 一 e o ia e a v in g w o r ik n g fac e w e r e id s e us s e d . Th e er s u lt s s h o w e d a gr e e m ent 州ht het ife ld c o n d iit osn , w hi hc is of im P 0 rt a n t ht o r e it c al m e aJ 田盯 g ot d i r e ct het p哪 - t i ce i n het s而i l ar e gn ien e ir n g . K E Y W O R D S s et eP hit ck se am ; co ia an d or ck m vo em e n t ; m ec h an i z e d t op 一 co ia c va ign ; m 切m e n c al s lm u l iat on