陈旭江

(山西蓝焰煤层气集团有限责任公司，山西 晋城 048006)

随着回采工作面的推进，致使采空区上覆岩层、体失稳、移动、变形和破坏，并发生有规律的错断、垮落、沉降，垂向上由下往上依次形成垮落带(垮落带)、裂隙带(卸压裂隙带)及弯曲下沉带三个特征明显的区带(简称“竖三带”)[1-2]。煤岩裂隙是煤矿瓦斯运移(解吸、扩散)、渗透的主要通道[3]，准确预测和划分“竖三带”，特别是跨落带、裂隙带范围的确定，是井上下抽采钻孔终孔层位优选及布置、煤矿开采上限、采煤工艺、矿井水防治、采煤可行性研究和应用、突出矿井解放层选择开采设计、邻近层瓦斯抽采研究的一项关键且基础性工作[4-7]。

采矿活动是一个复杂物理、力学变化过程，“竖三带”的发育特征受采高及开采强度、回采工作面几何尺寸、覆岩性质及力学特征、采煤工艺等多因素影响，导致不同采空区竖三带发育特征具有显著差异性[8-10]。在长期的采矿实践中，学者们对采矿“竖三带”进行了大量研究，形成了经验公式-理论分析[11]、数值仿真模拟[12]、相似模拟[13]及现场探测[14]等多种技术研究方法，为采空区覆岩“竖三带”预测与划分提供了理论和技术支撑。本文以晋城矿区成庄矿4322综采工作面为工程背景，运用真实破裂过程分析软件RFPA2D对采空区上覆岩层的破坏变形过程进行了数值仿真模拟，掌握了采空区覆岩破坏动态变形规律，并对“竖三带”发育范围进行了划分，研究结果为瓦斯抽采钻孔、井抽采层位优选及布置、矿井水防治、矿井煤炭开采等提供理论和技术支撑。……