刘 冬 刘道龙 黄德光

（山东能源枣矿集团滨湖煤矿，山东 枣庄 277000）

了解采空区瓦斯的分布和运移规律，对工作面合理通风、瓦斯抽采与治理优化、防止采空区中的残留煤自燃具有重要的理论和实践意义[1-3]。采空区中由气体和空气组成的混合气流受崩落岩石中孔隙和裂缝的大小以及岩石之间的渗透性影响，混合气流的速度分布变化很大，因此它是一个同时具有湍流、过渡流和层流的渗流场[4-6]。在研究采空区风流流动的规律中，渗透率是计算过程中的重要参数，孔隙率的分布会影响渗透率的分布。

1 工程背景

工作面主要开采煤层是2-3 号煤层，煤层厚度为8.6 m，围岩条件较为简单。区域地层岩石物理力学参数和块体内部节理与力学参数见表1、表2。

表1 岩石物理力学参数

表2 岩块内部节理与力学参数

2 矿井开采覆岩冒落数值模拟

2.1 数值模拟软件CDEM 介绍

CDEM（Continuum-based Discrete Element Method）数值模拟软件对单元体内的计算遵循有限元计算，单元之间的计算遵循离散单元计算，模拟内部破裂和单元体之间的运动，获得材料在连续和不连续状态下变量的基础上，表征它们之间的破坏过程。

2.2 模型的构建

工作面的开采走向长度为1003 m，工作面长度为185 m。用FLAC 软件建立三维物理模型导入CDEM 进行三维数值模拟。模型水平长度为700 m，垂直高度为140 m，在Z 方向煤层高度为40.4 m。边界条件为模型侧向、下边界固定，位移为零，上边界距离地面550 m，竖直方向施加原岩应力11×106Pa。

根据2-3 号煤层顶、底板地层的分布特征，建立物理模型中各层之间的界面位置如图2。……