综采工作面遇断层煤壁稳定性分析及控制技术研究

齐奕尧

(晋能控股煤业集团有限公司 挖金湾煤业公司， 山西 大同 037000)

1 前言

工作面回采过程中，煤壁失稳对工作面机械设备、机电设备及其他辅助设备均会产生大的破坏。煤壁破碎大的因素很多，地质因素、管理不到位均会导致煤壁失稳[1-4]。山西某矿2603工作面回采过程中常出现工作面裂纹，伴随着支架的吱吱声，随时出现顶板失稳情况，为防止工作面回采过程中出现顶板灾害，本文采用综合分析法对该工作面围岩展开研究。

2 矿井及工作面概况

山西某矿为煤与瓦斯突出矿井，核定产能180万t/a，主采煤层6#煤层，6#煤层厚度5.9 m，煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，厚度8 m；底板为粉砂岩、泥岩，厚度11 m。

目前在采工作面为2603工作面。工作面采用走向长壁综合机械化放顶煤开采，一次性采高2.5 m，放顶3.4 m；工作面走向长度1 569 m，切眼长度190 m，工作面区域内存在断层构造6个，位置点如图1所示。其中影响比较大的断层为F5断层，断距4 m，正断层。

图1 2603工作面分布图

3 工作面围岩稳定性分析

2603工作面回采过程中，通过F5断层位置时，煤壁出现了较大的声音，支架位移量比较大。为分析存在断层情况下工作面煤壁围岩失稳情况，现进行数值模拟分析，结合现场监测数据进行分析。

3.1 2603工作面数值模拟

2603工作面整体存在断层，断层会导致工作面围岩应力分布不均匀，产生煤岩局部变形的现象。为研究断层影响下，工作面围岩应力分布情况，现采用软件COMSOL Multiphysics进行围岩应力模拟研究。COMSOL Multiphysics是一款多场耦合数值模拟软岩，基于有限元分析理论，可以模拟应力场、渗流场、温度场等多场作用下模块不同参数分布情况[5-10]。……