深部倾斜煤层采动底板破坏演化特征分析

李彦恒，许劲峰，满剑奇，陶 真，任 川，李文慧，赵 昕，李 冲

(1.河北工程大学地球科学与工程学院，河北 邯郸 056038；2.河北工程大学河北省资源勘查研究重点实验室，河北省煤炭开发协同创新中心，河北 邯郸 056038；3.中国煤炭地质总局水文地质局，河北 邯郸 056038)

实践证明，煤层开采过程中，由于覆岩顶重的传递作用，底板岩体应力会发生周期性变化，这种变化可能导致底板产生大量的裂隙与裂缝，最终形成一定深度的底板破坏带[1-2]。底板破坏带的产生大大降低了隔水层厚度，为下部含水层提供突水通道，引发突水事故。因此，在采煤过程中，提前预判地下水在何时、何地以及如何涌入是非常重要的[3-4]。长期以来，很多专家学者从不同方面对底板突水通道发育规律进行了研究[5-9]。随着浅部煤炭资源逐渐枯竭化，煤炭开采开始转向“三高”赋存环境及“强扰动”和“强时效”的深部倾斜煤层[10]，尤其是底部受高承压水的威胁，一旦底板破坏沟通含水层，往往导致难以防止的矿井突水事故，造成人员伤亡和经济损失[11]。因此，原有针对浅部或近水平煤层开采的理论研究，已经不适合用于分析深部倾斜煤层底板的破坏特征[12-13]；室内相似试验强烈改变了深部岩体的“三高”环境，得出的结果具有很大不确定性[14]；对现场试验的工作要求，也必须根据特定的环境条件来选择合适的方法；而数值模拟软件则更加需要灵活地发挥模拟参数赋值和边界条件确定的特长。

鉴于以上情况，本文以羊东煤矿开采深部4#倾斜煤层为例，在弹塑性力学和滑移线场等理论基础上，结合数值模拟和现场实测的方法，对深部倾斜煤层底板破坏情况、应力变化情况及破坏深度进行系统分析。……