長平礦3#煤、15#煤層底板破壞深度的數值模擬研究

（山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司 山西 048006）

1.引言

長平煤礦屬于沁水煤田，現開采3#煤層，生產能力500萬噸/年。根據井田內水文孔水文標高資料，長平礦3#煤層大部分區域，15#煤層全部區域，均位于奧灰水水頭高度以下，井田內煤系基底奧灰含水層帶壓最大可達4.36Mpa。礦井開采過程中，主要水害威脅來自底板奧陶系灰巖水。受底板水威脅最嚴重的15#煤，距離奧陶系灰巖頂界面平均僅有27.33m左右，甚至在部分區域僅10余米，帶壓開采[1]問題突出，因此需要對3#煤、15#煤層底板破壞深度[2]進行研究，分析奧灰水突水可能性，為下一步防治水工作的總體規劃與布局提供依據。

2.基本情況

長平煤礦3#煤層厚度2.50m～10.60m，平均厚度5.58m，傾角一般3°～12°左右，15#煤層厚度3.14m～6.84m，平均厚度4.40m，傾角一般3°～12°左右，本文以長平煤礦3#煤層首采5302工作面（采寬300m、煤層傾角8°）及其正下方15#煤層工作面（采寬200m、煤層傾角8°）的多煤層開采為研究對象，5302工作面底板標高在470-520m，3#煤到奧灰巖（峰峰組）地層總厚絕大部分平均在113m左右，15#煤底板距離奧灰頂界面（峰峰組）約26m。

3.底板破壞深度數值模擬

(1)建立數值模型

結合長平礦3#煤5302首采面及其正下方15#煤層工作面地層情況，擬采用立體模型，計算模型走向長500m，傾斜寬度250m（取傾長500模型的一半），高280.3m地層平緩，模型傾角8°。其中，3#煤層采面采寬150m（取300m的一半）、煤層傾角8°、走向推進長度300m；15#煤層采面采寬100m（取200m的一半）、煤層傾角8°、走向推進長度300m。模型共包含3#煤和15#煤兩層煤。

(2)塑性區分布情況

圖1給出了3#煤層工作面推進過程頂、底板塑性區[3]分布圖。……