大采深大跨度综放工作面导水裂隙带数值模拟研究

韩 璐 施龙青 魏 凯

（1. 山东科技大学地球科学与工程学院，山东 青岛 266590；2. 肥城矿业集团单县能源有限责任公司，山东 菏泽 274000）

《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》[1]中给出的公式是我国煤矿现场技术人员广泛使用的导水裂隙带高度计算公式。规程中给出的导水裂隙带计算公式考虑到的因素仅是开采厚度，不够全面。而且规程中的公式使用是有采深和采厚条件限制的，即适用于采深不大的薄煤层开采工作面导水裂隙带高度的计算，或者厚度不大的煤层分层开采工作面导水裂隙带高度的计算[2-3]。目前我国多数矿井对厚煤层采用综放开采工艺，具有采深大、采厚大、工作面跨度(斜长)大的特点[4-5]。显然，采用规程中的公式计算这种开采条件下工作面导水裂隙带高度是不合理的。本文以龙固煤矿为背景，采用数值模拟方法，获得大采深大跨度综放工作面顶板导水裂隙带计算公式。

1 矿井地质概况

龙固煤矿是矿井设计能力为6.0 Mt/a的特大型矿井，开拓方式为立井开拓，采用综采放顶煤采煤法。研究区内地层走向大致呈南北向的单斜构造，发育次一级宽缓褶曲并伴有少量断层，局部地段煤系地层中有岩浆侵入，构造复杂程度中等。3煤层的直接充水含水层为顶底板砂岩裂隙水和太原组三灰岩溶裂隙水，煤层顶底板岩性以泥岩和粉砂岩为主，次为中、细砂岩，其平均厚度为7 m，属稳定～较稳定煤层，结构较简单。

2 数值模型建立

2.1 模型参数的选取

根据相关的钻孔岩石力学试验资料，及现位岩体与岩石试件的差异，3煤层顶板岩层的力学参数如表1。……