报告岩石力学化验成果及相关文献给出的力学参数综合确定，具体见表1。
2.5 确定边界条件及初始应力状态
根据现场模型的分析和研究，研究范围内的煤岩体系处于一个无穷大地壳平面内，在其边界处由于邻近地层的作用，其变形可认为是0。因此对模型边界变形的设定情况为X轴正负两个方向上约束为0，Y轴正负两个方向上约束为0，Z轴负方向上约束为0，Z在正方向上可自由变形。由于实际工程模型处于重力场中，所以在模型进行运算时，施加重力场作用，重力加速度为9.8 m/s2。
2.6 求解及开挖模拟 该案例通过监控点（150，400，187）在Z轴方向的位移迭代变化和模型中最大不平衡力来判断模型是否达到平衡状态。达到平衡状态后进行开挖，工作面长80 m （即X轴方向上110～190 m之间），沿煤层走向开挖，从模型Y轴方向150 m处开始，到模型Y方向645 m结束，每步开挖100 m，一共开挖5次。
3 模拟结果分析
通过三维有限差分数值模拟软件FLAC3D，计算位移场分布特征，获得其位移等值线云图，开挖后的位移变形见图2～4。煤层采出后，底板在水平方向受压，在垂直方向上减压，造成底板向采空区方向隆起；其直接顶板岩层由于失去支撑而破碎、冒落、堆积在采空区，由于冒落岩块体积膨胀，冒落带达到一定程度后自行终止，经过一定的沉降变形，最终达到稳定状态。随着回采工作面的不断推进，地表下沉盆地在地表的影响范围不断扩大，下沉盆地呈碗状。
为了探究煤层开采时地表移动变形规律，模型计算结束后采用一种FLAC3D常用的后处理方法，利用“print”输出命令配合log文件记录的方式对计算结果进行进一步处理，提取某些关键节点的变形值，运用Excel绘制沉降曲线和水平移动曲线。在未设置历史监测变量的情况下，可通过手动查找的方式找出关键节点对应的ID。该研究在模型地表中心，沿倾向和走向布置两条观测线，倾向观测线每隔15 m布置1个测点，共计21个；走向观测线每隔20 m布置1个测点，共计41个[12-13]。
3.1 倾向观测线上地表移动
倾向观测线上的地表移动情况见图5和图6。由图5并结合图2可知，在倾向观测线上，地表下沉量最大值出现在观测线的中心处，远离观测线中心，地表下沉量逐渐减小。当回采工作面推进100 m时，煤层开采对地表基本没有影响，回采工作面推进到200 m时，地表最大下沉量增加到5 mm，随着回采工作面的推进，地表下沉量显著增加，下沉速度逐渐加快。煤层开采完后，地表最大下沉量达24.8 mm。
由图6及图3可知，地表水平移动量分为两个区段，正值表示测点向矿层的上山方向移动，负值表示测点向矿层的下山方向移动，这是由于以下山方向的观测线控制点作为计算的起始点这一规定引起的。水平移动发生在盆地的边缘区，指向盆地的中心，由于倾角的影响，下山方向一侧的水平移动量与上山方向一侧的水平移动量不对称，下山方向一侧的水平移动量大于上山方向一侧的水平移动量。在正水平移动区，在煤柱边缘处水平变形量达到最大值，向两侧逐渐减小，向右侧在地表最大下沉处水平移动量为0；在负水平移动区，煤柱边缘处水平移动量达最大值，两侧逐渐减小，向左侧在地表最大下沉处水平移动量为0。随着工作面的推进，地表水平移动量变化的特点保持不变，只是最大水平移动量在增加。
3.2 走向观测线上地表移动
走向观测线上的地表移动情况见图7和图8。由图7可知，在走向观测线上，地表最大下沉量出现在采空区上方中心处，地表下沉盆地的范围和最大下沉量随着回采工作面的推进而增大。当回采工作面推进100 m时，对地表的下沉影响较小；当回采工作面推进到495 m时，地表最大下沉量达24.8 mm，在最大下沉值处的两侧下沉量逐渐减小。随着煤层的开挖，地表下沉速度逐渐增大，当回采工作面推进到一定距离时，下沉速度逐渐减小。
由图8可知，走向观测线上的地表水平移动量也分2个区段，在开切眼侧的正水平移动区和在停采线侧的负水平移动区。采空区上方的地表水平移动量零点处对应地表最大下沉值处，随着回采工作面推进，地表水平移动0点向停采线方向移动。回采工作面推进100 m时，对地表水平移动影响较小，随着回采工作面的继续推进，地表水平移动量逐渐变化，最大水平移动量增加。
4 结语
该研究采用FLAC3D数值模拟软件模拟柳树沟煤矿一采区113001采煤工作面开采对地表变形的影响，结果表明：随着回采工作面的不断推进，地表下沉盆地在地表的影响范围不断扩大，下沉盆地呈碗状。当C30煤层回采完后，地表最大沉降值为24.8 mm，最大值发生在采空区上方地表略偏向倾向方向，但由于倾角比较小，这种趋势不是特别明显；从
倾向方向地表水平位移看，下山方向位移最大值为-9.7 mm，上山方向位移最大值为7.8 mm，可以看出在倾向方向水平位移不对称，下山方向大于上山方向。走向方向地表水平位移正最大值为8.4 mm，负移最大值为-8.3 mm，正负位移基本上呈对称分布。总体来说，由于煤层埋藏较深，开采厚度不大，其直接顶板岩层冒落岩块体积膨胀，所以柳树沟煤矿一采区113001工作面采煤完成后不会造成大规模的地表沉降。
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