朱村矿膏体充填开采控制底板效果分析

文/余荣强

焦作朱村煤矿膏体充填开采的目的是解放承压水上和村庄下煤柱，一5煤厚1.34m，埋深199～246m，直接顶板 L5灰厚1.6～2.6m，煤层距 L2灰 15.8～20.5m，L2灰厚 4.8～9.4m， 距奥灰 37.9～58.8m，L2灰岩水压2MPa，奥灰岩水压达到3MPa。采用沿空留巷无煤柱开采，膏体充填开采实施一年后，利用钻孔恒压注水法对膏体充填工作面底板破坏深度进行实测研究，实测研究与数值计算软件Flac3D模拟的结果一致，结果表明：采用膏体充填开采方法有效控制煤层底板开采破坏深度，提高隔水层厚度，能够有效地阻止水、沙石通过裂隙带渗入到工作面或采空区，为承压水条件下安全开采提供技术保障。

一、底板变形破坏的数值模拟研究

利用FLAC3D软件，结合目前工作面的实际开采情况与膏体配比材料的性质，对54002工作面进行了开采模拟，对比分析了朱村矿一5煤层条件下膏体充填开采与垮落法开采底板变形破坏特征，在模拟充填开采过程中，考虑到底板承压水的作用，使用了该软件中基于流固耦合理论的固液耦合模块，研究工作面在有承压水作用下的底板破坏深度、范围、性质及过程。

1.数值计算模型

朱村矿54002膏体充填工作面走向开采长度达860m，工作面长度为100～105m，鉴于本节主要是模拟充填开采底板破坏的深度和范围，因此所建立的模型仅包括煤层上方40m厚的岩层，模型上边界按至地表180m的距离，施加岩体的自重载荷4.5MPa，下边界选取至奥灰下方50m，为了能够得出顶底板受采动的最大影响范围，模拟工作面的推进长度应达到充分采动，即工作面的推进长度为采深的1.25～1.5倍，选取工作面推进长度为500m，考虑到模型工作面左右边界影响，工作面左右各再取100m。……