何成亮 谢小平 杨锦 敖富贵 成雁飞 代利红

摘要：UDEC是一种基于非连续体模拟离散单元法的数值计算程序，本次数值模拟是为了揭示试验煤矿4煤层开采后顶底板岩层的应力、位移及裂隙的分布规律，分析采空区的冒落带、裂隙带、弯曲下层带的“三带”范围，从而确定4煤层的裂隙分布和演化规律，为钻孔的布置参数优化提供依据。试验煤矿4号煤层倾角平均为4°，工作面沿走向推进，依次建立了工作面推进方向的水平数值计算模型和工作面倾向模型，并对模型参数进行选取。

关键词：高瓦斯;煤层群;数值模拟;方案设计

引言

UDEC（UniversalDistinctElementCode）是一种基于非连续体模拟离散单元法的数值计算程序。它主要模拟静载或动载条件下非连续介质（如节理块体）的力学行为特征，通过离散块体的组合来反映非连续介质，节理被当作块体间的边界条件来处理，允许块体沿节理面运动及回转。单个块体可以表现为刚体也可以表现为可变形体[1-4]。用UDEC能很好地模拟煤层开挖后顶板冒落、垮落、离层的过程，以工作面走向剖面和倾向剖面为现场模型，建立数值模型，研究工作面上覆岩层运动规律。卸压开采后，周围的煤岩层向采空区移动，采空区上方岩体向采空区方向冒落形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，采空区下方煤岩体向采空区膨胀形成裂隙，使得上下方煤岩体产生应力、透气性、瓦斯压力、位移等变化[5-8]。

煤层瓦斯，又称为煤层气，赋存于煤层之中，近几年来，随着煤炭工业的发展，矿井数量及煤炭产量迅速增加，矿井向深部延伸过程中，一些低瓦斯矿井变为高瓦斯矿井和突出矿井，瓦斯危害越来越严重，频发的瓦斯灾害严重地威胁着矿井工作人员的生命安全，制约着矿井生产的发展。……