第39卷第4期2023年8月山西大同大学学报（自然科学版）JournalofShanxiDatongUniversity(NaturalScienceEdition)Vol.39No.4Aug.2023基于FLAC3D煤层底板采动破坏规律的数值模拟靳利军1，王欣欣1*，张艳朋2，王德勋1（1.山西大同大学煤炭工程学院，山西大同037000；2.山西省地质勘查局二一七地质队有限公司，山西大同037000）摘要：以大同盆地塔山煤矿为例，运用FLAC3D有限差分软件，通过构建数值模型，分析了煤层随着工作面开采不断拓宽后底板受采动影响产生的应力变化和底板破坏分布规律。结果表明：随着工作面逐渐拓宽，底板破坏程度与范围逐渐增大；当工作面推进到一定距离时，破坏深度逐渐趋于稳定。关键词：带压开采；FLAC3D；数值模拟；破坏分布中图分类号：TD3文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1674-0874.2023.04.026我国重大矿井灾害[1]案例中，灰岩类岩溶水水害事故率为92.3%，降低灰岩型岩溶类突水水害事故率是矿井水害[2]工作的重点。华北型煤田[3]的基底多为奥灰陶纪碳酸盐岩，岩溶普遍发育特征多为含水性强、水头压力大。在矿山开采的过程中，经常伴有奥灰承压带突水水害的威胁[4]。随着矿区浅部煤层开采殆尽，矿井掘进深度逐步向下延伸，开采强度与技术要求不断提高，奥灰承压水害愈发频繁，仅在华北地区面临承压水害[5]的矿井就有230多个，导致三分之一的煤炭开采受到影响。带压开采[6]相关课题中往往重视对底板破坏深度以及范围的分析，依据传统理论公式分析底板破坏深度与工作面宽为线性关系，但是结合现场观测结果表明破坏深度存在极限值，不会随着工作面推进而不断增大。因此，为了研究煤层底板扰动规律，以大同盆地塔山煤矿8号煤层为工程背景，运用三维有限差分计算机软件（FLAC3D）[7]对不同工作面宽度建立数值模型，通过分析底板塑性破坏分布范围，以期得出在该矿水文地质条件下煤层底板破坏分布规律，从而为避免承压水害以及带压开采评价提供依据。1研究方法1.1理论计算方法依据对河北邯郸、峰峰、山东肥城等共计12个矿区以及22个工作面现场观测的结果分析得出：底板采动破坏层的破坏深度与工作面宽度相关度最高。参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》[8]中相关公式计算塔山4#、2#、3-5#、8#煤层底板采动后破坏深度值。仅使用工作面斜长做参数，底板采动破坏带深度h为：h=0.7007+0.1079L式中：L为壁式工作面斜长，m。考虑采场深度、倾角以及工作面斜长时，则有：h=0.0085H+0.1665α+0.1079L-4.3579式...
