摘 要：工作面推进速度是影响端面稳定及煤壁的重要因素之一。为了研究浅埋深工作面推进速度对上覆岩层运动规律的影响，采用3DEC数值模拟软件对铁煤集团内蒙古东新煤炭有限责任公司敬老院煤矿8405工作面进行数值模拟。结果表明：当工作面推进速度较快时，顶板切线位置在工作面后方，且距离工作面较远，此时地表松散岩层和基岩层的同步下沉运动对工作面造成的影响就小。工作面推进速度加快，实质上是减小了工作面顶板发生变形破坏的时间，使顶板下沉量减小，下沉速度降低，顶板的破坏范围和活动程度减小，因而顶板的来压步距比一般速度推进时偏大，矿压显现不明显。
关健词：浅埋煤层 综采工作面 推进速度 模拟观测 影响规律
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0091-02
浅埋深煤层由于其特殊的赋存条件，其矿压显现受诸多因素影响，如地表松散层厚度，基岩层厚度，地表地形、上覆岩层性质等客观地质因素和采高、工作面长度、推进速度等主观可控因素。
在开采过程中，由于原始应力场受到开采的扰动而应力进行重新分布，工作面推进速度的快慢，就会影响工作面围岩应力场的分布变化。工作面正常推进时，支架前方的顶板岩体容易产生破碎失稳。一般情况下，破碎区提前至煤壁前方，容易发生大范围的端面冒顶及煤壁片帮事故。端面冒顶及煤壁片帮的发生，不仅影响到综采工作面的产量，而且对工作面的安全问题有着重要的影响。由于煤岩体的流变特性，工作面推进速度的降低相应增加了矿山压力对煤的破坏作用，在客观因素不变的条件下，工作面推进速度就是影响端面稳定及煤壁的重要因素，合理较快的推进速度不仅可以保证工作面正常产量，还可以尽量减少顶板周期来压对工作面支架的影响。
为了研究工作面推进速度如何影响上覆岩层运动规律，我矿同辽宁工程技术大学合作，采用3DEC数值模拟软件，对同一模型，同样的开挖步骤，分析研究不同时步条件下上覆岩层运动规律、围岩应力场及位移场的变化规律。
1 工程概况
铁煤集团内蒙古东新煤炭有限责任公司敬老院煤矿8406工作面安装支架151组，支架型号为ZZ6800/ZZ8800两种支架交替布置。东北方向以回顺为界与8405回顺相邻；西南方向以运顺为界与8407回顺相邻；东南方向以设计采止线为界；西北方向以切眼为界与井田边界相邻。煤层结构简单，煤厚2.30～4.01 m，平均煤厚3.17 m，倾斜长度219 m，走向长度为1565 m，煤层倾角0～4°，煤层顶底板情况见表1。
2 数值模拟
2.1 模拟过程
根据敬老院煤矿8405工作面条件，建立数值模型。在3DEC数值模拟中，工作面推进速度可通过模拟运算时步来间接反映出来，通过调整计算时步来确定工作面推进速度的快慢。运算时步越少工作面推进速度越快，运算时步越多，工作面推进速度越慢。
2.2 数值模拟结果分析
3DEC分析上覆岩层运动规律分析结果如图1～图3所示。
分析图1～图3可知，工作面推进速度直接影响顶板岩层的破坏充分程度，决定了顶板切线与工作面的位置。当工作面推进速度较快时，顶板切线位置在工作面后方，且距离工作面较远，此时地表松散岩层和基岩层的同步下沉运动对工作面造成的影响就小；相反，当工作面推进速度较慢时，顶板切顶线位置距离工作面较近或就在煤壁前方，这样地表松散层和基岩层的同步下沉运动将直接影响工作面的安全，严重可能导致压架，如图4所示
3 现场观测
通过对工作面正常生产阶段的矿压观测表明，工作面推进速度在一定程度上影响了工作面的压力显现程度。为了更好地分析工作面推进速度与支架日循环阻力平均值进行分析，如图5所示。
分析图5可知，该矿工作面推进速度大于10 m/d时，工作面支架受力基本都基本在6500～7500 kN之间，相对较小。因此，保证合理较快的推进速度是工作面正常生产的重要保障之一。
4 结论
（1）当工作面推进速度较快时，顶板切线位置在工作面后方，且距离工作面较远，此时地表松散岩层和基岩层的同步下沉运动对工作面造成的影响就小。
（2）工作面推进速度加快，实质上是减小了工作面顶板发生变形破坏的时间，使顶板下沉量减小，下沉速度降低，顶板的破坏范围和活动程度减小，因而顶板的来压步距比一般速度推进时偏大，矿压显现不明显。
参考文献
[1]陈通.综采工作面推进速度与周期来压步距关系分析[J].煤矿开采，1999，34（1）：33-35.
[2]王金安，焦申华，谢广祥.综放工作面开采速度对围岩应力环境影响的研究[J].岩石力学与工程学报，2006，25（5）：1-7.
[3]谢广祥，常聚才，华心祝.开采速度对综放面围岩力学特征影响研究[J].岩土工程学报，2007，29（7）：963-967.
[4]王社，张宏.加载速度对两类不同材料力学性能影响程度的分析[J].西安公路交通大学学报，1997，17（1）：121-123.
[5]郭志.试验条件与岩体力学特性的相关性[J].水文地质工程地质，1995，（1）：15-19.
[6]宁宇.中国大采高综合机械化开采技术与装备[M].北京：煤炭工业出版社，20012.