[发明专利]一种切顶卸压采空区全域卸压特性数值模拟研究方法

权利要求书

1.一种切顶卸压采空区全域卸压特性数值模拟研究方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)收集并整理分析矿井资料以及工作面相关地质情况；

(2)根据工作面顶底板岩性参数，采用FLAC3D模拟软件进行数值模型建立；

(3)模拟采用Mohr-Coulomb本构模型，且强度准则公式为：

其中，σ₁为最大主应力，MPa；σ₃为最小主应力，MPa；为岩石内摩擦角，°；c为内聚力，MPa；当f_s＜0时，材料将发生破坏；

(4)在模型的前、后、左、右四个表面均设置水平位移约束边界，同时，下表面设置垂直位移约束边界，而上表面设定为自由边界并均匀施加自重应力；

(5)进行初始地应力平衡，平衡条件为最大平衡比率小于1e-5；

(6)开挖巷道并进行计算，平衡条件为最大平衡比率小于1e-5；

(7)采用空模型开挖工作面，开启大变形模式，计算平衡条件为最大平衡比率小于1e-5，得到传统开采模式下采空区模拟结果，保存并提取数据；

(8)调用步骤(6)计算得到的数据文件，根据切顶高度和角度采用空模型对巷道进行切顶，并进行计算，平衡条件为最大平衡比率小于1e-5；

而传统开采模式无需进行此操作；

(9)采用空模型开挖工作面，开启大变形模式，并让采空区顶板进行垮落，计算平衡条件为最大平衡比率小于1e-5，得到切顶卸压开采模式下采空区模拟结果，保存并提取数据；

(10)分别提取传统开采模式、单侧切顶卸压开采模式、双侧切顶卸压开采模式下的模拟数据并进行分析比较，得出切顶卸压采空区全域卸压特性。

2.根据权利要求1所述的一种切顶卸压采空区全域卸压特性数值模拟研究方法，其特征在于：步骤(1)中，所述矿井资料以及工作面相关地质情况包括：工作面埋深、工作面长度与推进距离、煤层倾角、工作面顶底板岩层分布情况、煤岩体物理力学性质、切顶高度与角度。

3.根据权利要求2所述的一种切顶卸压采空区全域卸压特性数值模拟研究方法，其特征在于：所述煤岩体物理力学性质包括岩层厚度、密度、体积模量、剪切模量、内聚力、内摩擦角和抗拉强度。

4.根据权利要求1所述的一种切顶卸压采空区全域卸压特性数值模拟研究方法，其特征在于：步骤(9)中，所述模拟数据包括两条巷道顶板应力分布、巷旁应力分布、卸压角、垮落范围和卸压范围。