小峪煤矿8104工作面进风巷支护设计探索

王 伟

（晋能控股煤业集团朔煤小峪煤业有限公司，山西 朔州 038300）

我国煤矿以井工开采方式为主[1-4]，回采巷道是矿井较易发生冒顶片帮等安全事故的场所之一。因此，维持回采巷道的稳定是矿井安全生产的重要保障[5-7]。本文以同煤集团朔州煤电公司小峪煤矿8104 工作面进风巷为背景，通过数值模拟方法对比了3 种支护方案条件下巷道围岩塑性区分布、应力分布及位移情况，确定了巷道支护参数，也为同类巷道支护设计提供了借鉴。

1 工程概况

同煤集团朔州煤电公司小峪煤矿位于大同市怀仁境内。矿井当前主采19#煤层，19#煤层平均厚7.94 m。煤层结构从上到下分别为“糟糕煤”、泥岩、“尺八煤”、高岭岩，“四四煤”，上段“糟糕煤”平均厚3.35 m，泥岩平均厚0.20 m。中段“尺八煤”平均厚0.42 m，高岭岩平均厚1.44 m，下段 “四四煤”平均厚2.53 m。煤层直接顶为砂质泥岩，普氏硬度系数3～5，直接底为砂质泥岩，普氏硬度系数3～5、老底为中粒砂岩，普氏硬度系数4～6，见表1。

表1 煤层顶底板情况

8104 工作面进风巷设计长度为860 m，巷道断面尺寸为5.4 m×4.0 m。巷道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。地面标高+1 341～+1 295 m，巷道标高+1 137～+1 145 m。

2 巷道支护方案模拟研究

2.1 数值模型的建立

根据8104 工作面进风巷顶底板岩层岩性及厚度特征，建立数值计算模型[6-7]。数值计算模型尺寸为42 m×42 m×50 m，模型上边界施加4.5 MPa（180 m×25 000 kN/m3）垂直应力模拟上覆岩层作用于模型上边界的重力，其他边界为位移边界。采用摩尔-库伦本构模型，煤岩层力学参数见表2。

表2 煤岩物理力学参数