冯海军，张鹤缤，吴 斌

（1.山西华宁焦煤有限责任公司，山西 临汾 042100；2.中国冶金地质总局 第三地质勘查院，山西 太原 030002）

1 概况

山西华宁焦煤有限责任公司22109 采煤工作面位于河东煤田中段，地表地形复杂，区域整体地势呈现南部低、北部高的趋势。地表松散层主要以黄土和风化的岩石组成。区域构造简单，总体为单斜构造，走向北东，倾向北西，地层大部分平缓。研究区主采煤层东翼，可采厚度4.20～5.84 m，平均4.90 m，煤层整体赋存稳定，为全区可采煤层，煤层倾角为1°～3°，局部5°～8°。顶底板均以泥岩和砂岩为主，其中顶板泥岩和粉砂岩完整性较好，属于中等稳定顶板。煤层采用大巷条带式布置长壁工作面，工作面采用综合机械化放顶煤采煤工艺，采空区顶板控制方式为全部垮落法。

2 数值计算模型及参数

此次模拟采用MIDAS GTS NX 有限元数值模拟软件，该软件在采空区上覆岩层移动研究应用中已较为成熟。根据研究区地形图、钻孔资料、野外勘察资料等，建立三维数值模型。数值模型x、y、z方向的尺寸为487 m×411 m×231 m，模型Y 轴正方向表示工作面沿走向推进方向，工作面模拟设定推进长度为300 m。假设各岩体均质、各向同性，定义荷载为自重作用下的静荷载。模型采用Mohr-Coulomb 本构模型，四周采用横向位移约束，底面为固定约束。在满足软件对网格单元尺寸划分要求的情况下，对计算模型单元进行划分，研究煤层覆岩的应力及位移变化情况。在模拟煤层开采时，设置初始阶段，将模型各个方向位移都清零。分别设置2、4、6 m 的开采厚度，研究其在相同工作面长度以及倾角情况下围岩的应力以及位移变化情况。……