王坡煤业大断面巷道支护方式优化

刘伟伟

（山西天地王坡煤业有限公司，山西 泽州 048021）

1 工程概况

王坡煤业有限公司位于山西省晋城市泽州县境内，井田面积29.23 km2，可开采煤炭储量2.2亿吨，其井下3213 工作面主采3 号煤层，平均埋深为520 m，煤层结构简单，节理裂隙发育，平均厚度达5.7 m，煤层倾角为2°～9°，回采巷道为矩形巷道，巷道断面尺寸为：宽×高=6 000 mm×4 500 mm。煤层顶底板情况见表1。

表1 煤层顶底板情况

2 煤体力学性质及巷帮破坏特征

2.1 煤体力学性质

为了解王坡煤业3 号煤层的力学性质，在3213 回风巷巷帮现场取样，对其进行力学参数测试。

（1）单轴抗压强度

对现场采取的1#、2#、3#煤样进行单轴抗压试验，应力应变曲线见图1。

图1 煤样单轴抗压应力应变曲线

图1 中3213 回风巷巷帮所采集煤样的应力应变曲线符合一般岩石的变形特征，基本经历了孔隙裂隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性变形阶段及破坏阶段［1-4］。在实验过程中，随着荷载的不断增大，当煤样表面发生剥落时会导致巷道围岩支撑能力下降，煤样在破坏前其应力应变曲线均呈现一定的波动。在加载实验过程中，煤样在破坏时有碎片被挤压弹出同时还发出较大声响的轻微岩爆现象，这表明煤样较脆。

（2）抗剪强度

本次抗剪实验共选取35°、45°、55°、65°四个角度，其每个角度均选取三个煤样进行实验，实验结果见表2。

表2 煤样剪切实验结果

通过上述实验结果可拟合得到煤样的摩尔包线见图2。

图2 煤样的摩尔包线

通过计算可知，煤样的内聚力c=1.57 MPa，内摩擦角Φ=18.25°。

2.2 巷帮围岩破坏特征

通过对现场厚煤层回采巷道进行调研，发现巷帮的破坏形式可大致分为三种：肩角破坏、中部挤出变形及片帮，其中又以巷帮中部挤出变形及片帮为主，见图3。……