大断面回采巷道支护形式及数值模拟研究

曹 耿

（山西焦煤集团正兴煤业有限公司，山西 忻州 036400）

为了保证正兴煤矿13103工作面大断面回采巷道稳定性，避免工业性试验的浪费，根据试验巷道围岩所处的力学环境及煤体力学特征，利用FLAC3D数值模拟软件科学的划分支护区，合理确定支护方案与支护参数，保证巷道的安全。为其他类似矿井大断面大采高回采巷道支护提供有力的设计依据[1-5]。

1 工程概况

山西焦煤集团正兴煤矿13号煤层位于太原组一段上部或顶部、毗邻太原组二段底部砂岩（S2）处，与下伏14号煤层相距最小1.0m，一般为2.0～5.0m，为本井田可采煤层，其中煤层厚度为9.97～17.44m，平均厚度为14.54m，稳定可采，煤层结构较简单，夹矸2～3层，厚0.02～0.20m，呈条带状产出。13号煤层伪顶和直接顶板为炭质页岩,基本顶为太原组二段底部砂岩，底板为炭质页岩。井田内13号煤层覆盖较浅，井田西南部被剥蚀，并存在风氧化现象；井田东北部有煤层露头断续出露，煤层存在风氧化现象。

2 13103工作面大采高大断面巷道支护数值模拟

2.1 建立模型

13103工作面巷道大断面支护方式采用锚网索支护形式，煤层厚度从开切眼开始在采煤推进方向128m时，巷道变形范围内从3m变化到6m，且巷道顶板从挑顶掘进状态变化至托顶煤掘进状态。利用FLAC3D数值模拟软件，对托顶煤的不同支护参数进行了数值模拟研究，分析和验证其支护效果。

模型尺寸为100×75×50m，共划分单元330000个，网格结点345420个。

在支护方案数值模拟分析中，将分别考虑辅顺在不同托顶煤厚度情况下，有帮锚索支护和无帮锚索支护巷道围岩的稳定性状况。……