煤层两种顶板处理方式下底板突水数值模拟研究

张洋，包峻帆，刘浩，胡玉峰



煤层两种顶板处理方式下底板突水数值模拟研究

张洋，包峻帆，刘浩，胡玉峰

（河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南 信阳 464000）

为了研究工作面回采过程中顶板垮落填充处理与未垮落填充处理对底板水害防治效果的差异性，在详细分析研究区地质资料、采掘情况及相关图件的基础上，建立了研究区工作面数值模拟计算模型，采取顶板垮落填充及未垮落填充两种工作面回采顶板处理方式，在模型底板布置相应的监测点，记录工作面回采过程中底板应力及位移的变化，据此探究了两种顶板处理方式下底板应力场及位移场的变化规律，同时从塑性区发育、垂直位移、垂直应力及最小主应力4方面对比分析了两种顶板处理方式对底板突水的“贡献”程度，为工作面回采过程中制定底板防治水措施提供合理依据。

煤层顶板；数值模拟；计算模型；防治水措施

煤层底板突水是严重威胁煤矿安全生产的主要水害之一，它是承压水上煤层开采时，在采动矿压和承压水的共同作用下，煤层底板岩层变形破坏，导致产生承压水大量涌入采掘空间的现象[1]。开采实践证明，影响煤层底板突水的主要因素，是煤系底部灰岩强岩溶含水层承压水的富水性和水压力、底板隔水层的特征、地质构造、矿山压力及开采空间等，且各因素之间存在着复杂的动态关系。人们在对煤层底板突水机理及预测的研究中，相继提出了突水系数公式、下三带理论、原位张裂与零位破坏理论、薄板模型关键层理论等[2-3]。……