大断面切眼稳定性分析和支护研究

王 洋

（山西三元润凯煤矿工程有限公司，山西 长治 046000）

三元王庄煤业3043工作面切眼位于3042工作面东，北部、南部是实体煤。巷道埋深约138～223m，设计长度260m，一般选择锚网支护，巷道宽度8.5m，高度3.5m，净断面29.75m2。为做好大断面切眼的支护，运用FLAC3D数值模拟软件对大采高开采的大断面切眼稳定性进行了分析，选定了相应的支护方案。

1 大断面切眼的稳定性模拟分析

1.1 模拟工作面情况

模拟工作面长250m，煤层厚度5.2m，直接顶厚2.5m，基本顶10.2m,距地表50m，倾角1～3°（为了便于后续运算，对一部分顶板参数展开了修正）。基本顶以上为均布载荷，则：

将图1转化为相应的模型，结合之前获得的顶板岩层参数展开模拟，建立了如图2的计算模型。

图1 工作面布置示意图

图2 工作面模型示意图

1.2 大断面切眼的应力应变分析

（1）由图3开切眼所对应的垂直应力云图可知，开切眼后支架未支护以前，顶板和煤壁必然会承受较大的拉应力。因此一般情况下在开切眼之后，必须在较短的时间内采取合理的支护方式，并且支架安装速率也会对其破坏情况造成影响。

（2）结合图4可知：开切眼掘进结束之后的煤壁下沉速率，前方8m位置的下沉速度存在一个不断减速的过程，表明在运算顶板压力的时候，不可以把全部垂直应力都加载至煤壁；结合下沉量而言，下沉点的极限值处于煤壁内临近煤壁的位置。

表1 岩层力学参数

图3 开切眼的垂直应力云图

图4 开切眼后观测点的下沉图

2 大断面切眼支护设计

确定采用锚杆+金属网+钢筋梁+锚索补强联合支护方案。……