2104巷支护参数优化与支护效果模拟

霍志强

（大同煤矿集团朔煤小峪煤业有限公司，山西 朔州 038300）

煤矿生产效率的提高除了与综采设备的可靠性和高效性有关外，在很大程度上依赖于回采巷道的稳定性[1-2]。一旦回采巷道出现变形及较严重的破坏将可能生产中断，严重的会造成人员伤亡事故。因此，加强对巷道支护技术及工艺的研究，分析巷道围岩变形破坏的原因并提出针对性的支护设计方案，对提升巷道的支护效果具有十分重要的意义。本文以小峪煤矿2104巷为研究背景，分析巷道顶板失稳及冒落的原因，在此基础上提出支护优化方案并通过有限元模拟技术对支护方案的有效性进行验证。

1 工程概况

小峪煤矿2104巷位于南I盘区北翼，沿19#煤层掘进。19#煤层走向286°，倾向NE，倾角2°～5°，煤层总厚度7.29～8.78 m，平均厚7.94 m。19#煤层结构从上到下分别为：煤、泥岩、煤、高岭岩、煤。其中，上段煤厚2.98～3.77 m，均厚3.35 m，泥岩厚0.20 m；中段煤厚0.35～0.52 m，均厚0.42 m；高岭岩厚1.04～2.15 m，均厚1.44 m； 下段煤厚2.29～2.84 m，均厚2.53 m。19#煤层直接顶为砂质泥岩，厚4.5 m，普氏硬度系数3～5，直接底为砂质泥岩，厚1.4 m，普氏硬度系数3～5，老底为中粒砂岩，厚3.6 m，普氏硬度系数4～6，见表1。该巷道地质条件复杂，处于向斜构造范围，两翼倾角6°～8°，围岩的原岩应力水平较高，造成巷道围岩整体呈破碎状。

表1 煤层顶底板情况

2104巷设计为半圆拱形，宽5 m，高3.2 m，掘进断面积为16 m2，设计长度860 m；从2108巷西帮开口，以292°方位角掘进860 m，西部为实煤区，东部为2108、5108巷，南部为实煤区，北部为厚约1.4 m岩墙。2104巷368～860 m对应上覆为16#煤层4823、8124、8126工作面采空区，层间距约12 m。2104巷对应地表位于水泉沟、大黄沟北部，大西沟西部，上部有大西沟支沟发育，无任何建筑物。……