工作面的推进会引起煤层上覆岩层的弯曲、下沉、破断，且随着工作面的推进不断向上发育，当发育到硬厚岩浆岩时，由于硬厚岩浆岩短悬跨距离内变形量极小且不会发生破断，引起岩层移动的暂时性屏蔽。由于岩浆岩的屏蔽作用，会导致地表移动的改变。硬厚岩层破断后极易诱发工作面发生冲击地压、矿震、支架压架和地表斑裂等动力灾害[1-4]。为了充分了解硬厚岩浆岩作为主关键层对地表沉陷的影响，本文对硬厚岩浆岩引起的地表移动进行数值模拟，以期从模拟结果中得出硬厚岩浆岩赋存时地表移动的规律，为煤矿生产提供一定的理论依据。

1 地质概况

华丰煤矿为煤层群开采，故采用分组联合，双翼上山方式布置采区，分组下行式开采。前组采区开采4、6层煤，后组采区开采11、13、15、16层煤。采区走向长度为1 100～1 500 m，阶段垂高为80～100 m，工作面斜长为140～160 m。区域内可采煤层有6层，其中第4、6、11、16煤层为稳定煤层，第13、15煤层为较稳定煤层。目前主要开采6煤层。第6煤层煤厚为5.8～6.1 m，平均6 m，6煤层为全区大部可采、结构简单的稳定煤层，煤层赋存标高为-650～-630 m，平均埋深为624 m。顶板一般为粉砂岩或细砂岩，厚为1.60～4.35 m，平均3.25 m；底板为粉砂岩或细砂岩，厚为1.90～14.85 m，平均10.99 m；上距煤层顶板80 m处存在一层硬厚岩浆岩，厚度为60 m，开采过程中对工作面影响较大。

2 数值模型建立

模型设定为水平煤层，模型煤层埋深为624 m，煤层开采厚度为6 m，开采煤层距离硬厚岩浆岩80 m，硬厚岩浆岩的厚度为60 m，模型长度为1 600 m，高度为660 m，建立模型如图1所示。

  

图1 数值分析力学模型

模型选用的煤岩体力学参数参照华丰煤矿相关数据，所选用的煤岩体力学参数见表1。

 

表1 主要岩石力学参数

  

岩性密度/(kg·m-3)体积模量/GPa剪切模量/GPa内聚力/MPa内摩擦角/(°)抗拉强度/MPa砂岩2 60013.09.04.4354.03煤1 3005.02.31.0280.52泥岩2 3008.04.82.3352.13细砂岩2 34012.38.15.2373.59岩浆岩3 00017.516.046.0436.25粉砂岩2 57014.810.25.0352.36

模型的数值计算采用莫尔-库仑准则的围岩本构关系，应力-位移混合边界，模型上边界采用自由边界条件，模型上表面为地表表土层；模型的下边界、左边界、右边界采用零位移边界条件，具体约束如下。

2) 模型的下边界采用全约束边界，在竖直和水平方向上均固定，即Vy=0，Ux=0，Vx=0。

1) 模型的左右边界为水平位移约束边界，取Ux=0，Vx=0 (即水平方向的位移和速度矢量均为0)。

由以上分析可以得到，由于岩浆岩具有厚度大、岩层坚硬、整体性好的特点，岩浆岩破断前只发生弯曲下沉，下沉量极小；巨厚岩浆岩在破断时其下沉量具有突变性，在短的推进距离内从几十厘米上升为几米，变化幅度巨大；硬厚岩浆岩破断后，由于岩浆岩下部岩层空隙的压实，岩浆岩缓慢下沉，直至稳定。该模型岩浆岩的变化可分为弯曲下沉(工作面推进到250 m以前)、断裂下沉(工作面推进到250～260 m期间)和压实下沉(工作面推进到260～600 m期间)三个阶段。

岩浆岩破断前后下沉量对比曲线如图3所示，图3中工作面推进到250 m时，岩浆岩下沉量曲线代表岩浆岩破断前其下沉量趋势，地表下沉量曲线代表岩浆岩破断前地表下沉量趋势；工作面推进到260 m时，岩浆岩下沉量曲线代表岩浆岩破断时其下沉量趋势，地表下沉量曲线代表岩浆岩破断时地表下沉量趋势。由图3可知，无论岩浆岩破断前，还是岩浆岩破断后，地表的下沉量趋势与岩浆岩下沉量趋势相同，两者同步变化。岩浆岩破断前，由开采引起的地表下沉量较小；当岩浆岩破断后，由开采引起的地表下沉量出现跳跃式增加。地表下沉量随岩浆岩变化而变化，岩浆岩作为主关键层控制着地表的下沉量，且在岩浆岩破断时，地表下沉量出现跳跃式增加。

3 硬厚岩浆岩下采动地表下沉量研究

将工作面不同推进距离内，硬厚岩浆岩的下沉曲线绘于图2。由图2可以看出，硬厚岩浆岩在破断前(工作面推进到260 m以前)，硬厚岩浆岩下沉量较小；硬厚岩浆岩的下沉曲线基本对称，而且随着工作面的推进岩浆岩的下沉量不断增大，硬厚岩浆岩最大下沉点随工作面的推进不断向前向下移动。由于岩浆岩厚度大(60 m)、强度高、短推进距离内不发生破断，导致当工作面推进到200 m时，岩浆岩最大下沉量仅为0.358 m。工作面继续推进到240 m，岩浆岩最大下沉量仅为0.512 m，工作面推进了40 m，岩浆岩的最大下沉量仅增加0.154 m，如图2(a)所示。工作面继续向前推进到250 m，岩浆岩的最大下沉量达0.885 m，工作面推进了10 m，岩浆岩下沉量增加了0.373 m，岩浆岩下沉量增幅开始加大。当工作面继续向前推进到260 m时，岩浆岩的最大下沉量急剧增加到4.159 m，如图2(b)所示，岩浆岩发生破断。由图2(c)及图2(b)可以看出，岩浆岩破断后，随着岩浆岩下部岩层空隙被压实，岩浆岩下沉量缓慢增加，当工作面推进到320 m时，岩浆岩的最大下沉量达到4.754 m，此时岩浆岩的下沉量达到最大。

 

 

  

图2 不同推进距离的岩浆岩下沉量

运用经典的蠕虫状链模型来描述DNA等刚性分子已很普遍[5-8],持续长度也可以用计算机进行模拟[9-10],投影长度对分子链形态的描述也有其独到之处[11-12].随着高分子科学向生命物质的不断渗透,采用蠕虫状链模型来处理分子链形态与构象关系将越来越多[13-15].为此,更正一些不当的处理过程,发展计算机模拟方法,将使蠕虫状链模型得到进一步的发展和补充.

  

图3 岩浆岩破断前后下沉量对比

3) 模型的上边界采用自由边界，计算模型上边界的覆岩为地表表土层。

4 工程实例验证

Menkes病1例………………………………………………………………………………… 刘芳，汤继宏 319

华丰煤矿在开采过程中，由于覆岩古近系砾岩厚度大、岩层坚硬、整体性好，且表土层薄(0～8 m)，地表除产生明显的连续性移动外，还出现了严重的非连续变形斑裂现象。地面塌陷及斑裂已严重地损害了农田，开采引起的地表移动与变形引起的地面损害对村庄房屋造成破坏，给矿井生产和村庄安全带来一系列困难。斑裂约在工作面推采400～600 m时，下山方向地表就有所展现，在一采区上方共出现多条较大斑裂，如图4所示。在开采4煤一分层后，斑裂在地表就有发展，其宽度在0.1～0.35 m，随着二、三分层的开采，裂缝逐渐加宽，最宽约1.5～2.5 m。

工作面在开采过程中，岩浆岩破断后伴随着强有力的拉应力，导致地表出现班裂，进而导致地表水平移动出现跳跃式上升，硬厚岩层初次破断后，地表水平移动出现跳跃式上升，与模拟结果相吻合。

将消费者图片评估水光感的结果与专家视觉评估性能、仪器测试各生理参数经Pearson相关性分析，结果见表3～表6。

在全面的组织框架及完善制度的基础上，以总务处为代表的医院后勤团队发挥着能源管理组织和实施的功能。总务处下设办公室、维修中心、动力科、电力科等科室，同时搭建能源管理平台（运行机制见下页图示），针对能源管理专题开展工作和研究。能源管理平台的建立，促使能源管理工作与医院各部门的联动更加密切，充分发挥了医院能源管理这支队伍的能力和作用。该平台负责人袁星向记者介绍，平台自运行以来，以不同能源主题的项目为切入点，推动医院节能工作更加持续有效地开展。

  

图4 地表斑裂

5 结 语

地表的下沉量与下沉速度在岩浆岩未破断时其值较小；当岩浆岩破断时，地表下沉量出现跳跃式增加。岩浆岩作为主关键层控制着地表下沉量与变化，即岩浆岩对地表动态下沉起关键控制作用。华丰矿煤层巨厚砾岩的破断会导致地表水平移动出现跳跃式上升，从而产生了地表斑裂。

参考文献:

[1] 王 利,张修峰.巨厚覆岩下开采地表沉陷特征及其与采矿灾害的相关性[J].煤炭学报,2009(8):1 048-1 051.

[2] 王神虎,任智敏,窦志荣,等.煤矿采空区地表沉陷产生的影响及防治对策[J].矿业安全与环保,2012,39(6):68-69.

[3] 赵德深,范学理,刘文生.采煤区覆岩与地表沉陷控制技术研究及展望[J].中国安全科学学报,1998(3):51-54.

[4] 蒋金泉,代 进,王 普,等.上覆硬厚岩层破断运动及断顶控制[J].岩土力学, 2014(S1):264-270.