周诗楠，庹云升，张真宁，王 涛

(贵州理工学院， 贵州 贵阳 550000)

1 引言

经过多年的开采，贵州地煤田的第1层煤层已经采完，部分矿区开始开采第2层煤层。由于两层煤层的间距不大，在下煤层开采后，采动的影响空间会相互叠加，使得采动影响范围扩大。不但会形成新的采动覆岩导水通道，而且原来已经压实稳定的覆岩导水通道在一定地质条件下有可能“复活”并再次发育，将使原本没有受到破坏的地表水和地下水流失，还会造成生产损失和人员伤亡。

对于裂隙发育数值模拟，张明清等人，运用UDEC软件对12309采面进行了仿真数值模拟实验[1]；田灵涛等人采用现场冲洗液漏失量法和彩色钻孔电视孔内观测法，并与理论分析相结合研究了察哈素煤矿上覆岩层“两带”高度[3]；李兵、贾男，采用经验公式和现场钻孔窥视 2 种方式对采后顶板裂隙带的裂隙发育富集区进行了综合研究[4]；魏刚等人基于相似模拟实验的方法和数字散斑的测试原理，而对保护层开采后的采动裂隙分布规律进行研究[5]；廖孟轲、王波; 通过实验室相似性模拟验证了初次破断及周期破断开采下的上覆岩层应力及位移分布规律[2]；武泉林等人针对工作面上覆两层硬厚岩层情况，运用相似模拟试验的方法，研究了采动影响下裂隙演化及分布特征[6]；褚延湘、余明高等人提出: ①系统制定防灭火技术措施的必要性;②增阻控制漏风技术措施; ③阻化剂的优选实验[7]；闫立君等人，进一步从理论角度对采空区顶底板的涌水通道和采空区积水的影响因素进行了分析[8]；李侨等人要运用数值模拟、理论分析以及瞬变电磁现场实测3种研究手段[9]；张志祥、张永波等人，运用分形几何理论研究采空区冒落带、裂隙带的岩体裂隙分形特征[10]。

关于两层煤矿之间距离的这一问题，了解到有很多人在此之前就已经考察过，并提出了由此会带来的危害。在他们的基础上利用相关数据在FALC数值模拟软件上进行模拟，求出两层煤矿之间的距离为多少时为一个最安全的值而不会再次发生积水危害事件。

2 工程概况

遵义县山盆镇李梓煤矿，属高原低中山地貌，其间发育有冲沟、洼地等，南西、北东两端分别为桐梓河、混子河。地形起伏受区域内地质构造、地层岩性和地表河流控制，山体走向呈北东―南西向。井田属赤水河流域，西部、北西部发育有多条常年性溪沟，溪沟从南向北径流，常年性补给源为泉水。根据矿区勘探报告，矿井浅部煤层露头附近存在老窑采空区，老窑开采历史较长，现已全关闭，大部分采空区内充满水。10煤层位于煤系地层中上部，开采深度为51 m，煤层平均厚度约为2 m，属稳定煤层，大部分可采，12煤层上覆34 m为采空区，在开采过程中有可能受到上覆采空区的影响，一旦开采裂隙发育至采空区，就有可能引发突水危机，则需要研究12煤层开采过程中的裂隙发育高度[11]。

3 模拟方案确定

模拟方案如表1所示。

表1 5种模拟方案

4 数值模拟模型建立

4.1 模型范围的确定

模型范围如图1所示。

图1 数值模拟建立的模型

4.2 各岩层力学参数

各岩层力学参数见表 2岩层力学参数。

4.3 数值模拟结果：

4.3.1 当挖第一层煤层后的裂隙发育情况

当挖第一层煤层后的裂隙发育情况如图2所示。

4.3.2 当挖第二层煤层后的裂隙发育情况

当挖第二层煤层后的裂隙发育情况如图3所示。

4.3.3 数据比较

5种方案的数据对比如表3所示。

由表3可知，当两煤层间距为10 m、20 m、30 m、40 m、50 m时，10煤层煤底板裂隙发育大约为6.0 m、5.8 m、5.5 m、5.0 m、4.8 m；12煤层煤顶裂隙发育大约为26.0 m、25.7 m、25.5 m、25.3 m、24.0 m;由此可知随着两层煤层之间间距的逐渐增大，10煤层煤底板裂隙发育逐渐变小，12煤层的煤顶裂隙发育也逐渐小，但是变化均不明显。而当煤层间距为10 m、20 m、30 m时会形成贯通裂隙，当煤层间距为40 m、50 m时不会形成贯通裂隙。

表2 岩层力学参数

图2 挖第一层煤层后的裂隙发育情况

图3 挖第二层煤层后的裂隙发育情况

表3 5种方案的数据对比

5 结论

(1)通过对遵义县山盆镇李梓煤矿煤层开采进行的模拟实验，，利用flac数值模拟对实验结果进行了分析，得出了两层煤层开采后其裂隙的发育程度，从而得出两煤层间距最为安全的距离。

(2)通过数值模拟的结果得出这样的规律：对两煤层进行开挖之后，两煤层的的裂隙发育程度均逐渐变小且变化不大，不足以造成太大波动。

(3)通过数值模拟得出在两煤层间距小于40 m时不会形成贯通裂隙，大于40 m后就会形成贯通裂隙，由此可知当两煤层间距小于40 m时属于安全范畴，不会造成突水事件。