大采高工作面过断层矿压显现特征分析

闫小军

(山西潞安环保能源开发股份有限公司 王庄煤矿，山西 长治 046000)

断层是煤层地系中广泛存在的构造形态。采动伴随着岩层应力场的重新分布，断层与采动相互作用将使岩层应力场异常复杂，因此对工作面回采过断层附近时矿压显现分布规律的研究是十分必要的[1]。

1 工程背景

王庄煤矿5113工作面主采3号煤层，煤厚6.4 m，平均埋深510 m，工作面采高为3 m，采用综放开采方式。5113综采工作面设计走向长度310 m，设计每日正规循环数为4个，推进长度3.2 m。工作面F315断层被揭露于切眼与运巷相交处，断层产状为走向82°、倾向172°、倾角80°、最大落差5.4 m。该断层在工作面延伸情况如图1所示。

图1 断层分布位置平面示意

2 工作面过断层数值模型推演

以王庄煤矿5113工作面F315断层产状特征为背景，运用FLAC3D建立数值计算模型，如图2所示。

图2 数值计算模型及边界条件

模型尺寸(长×宽×高)为200 m×60 m×106 m，断层带倾角为80°，两侧岩层落差5 m，为避免边界应力效应对模拟结果的影响，模型两侧各留50 m边界区域，对模型四周采用辊轴边界，考虑埋深效应，在模型顶部边界施加7.5 MPa均布载荷模拟上覆岩层重量，同时取侧压系数为1.2，对模型侧向施加水平应力，断层带采用接触面单元且设置为库伦剪切模型，符合浅层断裂构造性质。模拟分析上下盘工作面逐步向断层推进时断层附近围岩应力的演化过程。

计算模型参数均由现场钻取岩样，通过室内物理力学试验测得，各部分参数如表1所示，断层主要参数如表2所示。

表1 模型岩层……