岩层倾角对采动覆岩应力演化影响规律数值模拟

孙浩然 苏明清 郝文浩 王 龙

（1.莱芜钢铁集团莱芜矿业有限公司；2.中国矿业大学（北京）应急管理与安全工程学院）

煤层开采后，煤岩原始应力平衡状态遭到破坏，围岩应力重新分布，研究采动覆岩应力演化规律对预防冲击地压、煤与瓦斯突出等矿山灾害有重要意义［1-3］。煤层开采过程中，随着工作面不断推进，采空区上部岩层发生破坏和变形，形成“三带”，即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带［4-5］。确定“三带”的高度，为矿井瓦斯高效抽采提供依据，对矿井瓦斯和水害治理具有重要作用。

国内外学者对采场采动覆岩应力与裂隙场演化规律方面进行了大量研究。娄金福［6］结合数值模拟、理论分析等研究方法，揭示了采动覆岩主应力场的拱形动态演化特征。任有奎［7］对一侧采空工作面上覆岩层的应力变化进行数值模拟，分析出不同推进距离下采动覆岩应力分布和垂直位移演化规律。王文全［8］研究了千米深井不同采高下应力分布规律。杨舜等［9］研究了开采过程中不同倾角矿体采场覆岩的破坏失稳特征，模拟分析了开采过程中采场覆岩的内部应力变化规律。沈建波等［10］建立三维数值计算模型，研究了煤层倾角对采场顶板应力分布的影响规律。以上学者的研究大多是假设研究煤层为近水平煤层，而实际上大多数煤层都具有一定的倾角，较少有学者研究煤层倾角对采动覆岩应力与位移场演化规律的影响。也有部分学者研究了不同煤层倾角下顶板应力分布规律，但是没有进一步分析工作面位移场演化规律。……