邓燕华

(山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司，山西 晋中 045300)

国内学术界提出的厚煤层是指煤厚大于3.5 m的煤层[1]。我国各大煤炭主产区均赋存厚煤层，储量约占煤炭资源总储量的40.4%[2].埋深1 000 m以下的煤炭资源量占已探明煤炭资源的53%[3-4].地下岩体之所以发生变形、破坏、冲击、失稳，其根本原因是地下开采或开挖活动破坏了原岩的原始应力平衡[5]，造成区域应力集中。目前煤炭资源开发中常伴随着重大灾害事故，难以有效预测与防治，需要人们从更新的角度去探索开采后的应力集中情况。

本文通过数值模拟、理论分析的手段，研究了工作面上下巷道掘进和工作面推进过程中的应力集中区域分布情况。对厚煤层工作面安全高效开釆具有指导意义。

1 工程背景

山西寺家庄煤矿生产能力500万t/a，主采15号煤层，煤层平均厚度5.67 m，近水平煤层，以15115综采工作面为试验面，煤层厚度5.8 m，走向长度为3 761 m，倾向长度为275 m，采用综合机械化走向长壁后退式一次采全高采煤工艺。

2 寺家庄煤矿15号煤层建模

充分考虑寺家庄煤矿15115工作面采场及巷道的应力分布变化情况，建立的模型尺寸为：340 m×200 m×130 m，选取模型15115工作面底板右下角为零点建立，采空区宽度30 m，上下巷道为5 m。考虑到应力的影响范围，上下巷道向外扩展27 m为左右边界。整个三维模型共划分8 000个单元，10 099个节点，模型如图1所示。

图1 15115工作面FLAC3D模型

模型的前后边界为固定位移约束，模型的左右和上下边界条件如图2所示。

图2 模型的边界条件

3 模拟结果分析

为了研究工作面回采前后采场周围应力的变化规律，结合寺家庄煤矿15号煤层现场工作面开采顺序，模拟掘进15115工作面上下巷道、工作面分步开采过程中应力集中区域分布情况。……