采场围岩能量演化及释放模拟研究

师皓宇^1,2，马念杰²，石建军¹，李楠¹，谈国文³

1. 华北科技学院2. 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院3. 中煤科工集团重庆研究院有限公司

摘 要：岩体应变能是集主应力、弹性模量、泊松比等综合物理量,能够更好地解释采矿过程中的动力现象。为揭示采动过程中采场围岩能量演化和释放规律,基于岩体应变能理论推导了能量演化与释放的计算方法,以平朔井工三矿为工程背景建立数值计算模型,模拟计算不同回采时刻采场围岩能量变化,结果表明:①采场围岩的应变能峰值随着工作面的推进而逐渐前移,煤层能量峰值主要集中于煤壁前方8 m以内,煤层的应变能相对较高,顶底板坚硬岩层中的能量值相对较低;②开挖开切眼后,开切眼上方为能量释放区,开切眼煤壁前后为能量积聚区;在该矿地质条件下,工作面正常回采时,工作面煤壁上方8 m以内为能量主要释放区域,煤壁前方2～8 m为能量主要积聚区;因此,对于煤壁上方应及时支护,防止其能量的快速释放而引起冒顶;对于具有动力灾害倾向的煤壁前方应采取措施控制应力集中。

关键词：采场围岩;应变能;能量演化;能量释放;