快速掘进巷道空顶与围岩稳定数值模拟分析

雷卫锋

（陕西小保当矿业有限公司，陕西 榆林 719300）

在矿井开拓开采过程中，不同工序所占的时间比重并不相同。掘进巷道是进行煤层开采的首要工艺过程，其工作效率的高低直接决定了整个开采过程的进度。相关统计结果表明，在巷道综掘快速掘进过程中，煤岩体切割工序所消耗时间占据掘进过程的20%～25%；巷道围岩的支护时间占据50%～60%；设备维修及各种准备工作占据的10%～15%。由于巷道掘进过程中岩层内部应力状态不断改变，在巷道支护工作完成前，顶板及两帮岩层将较长时间处于无支护状态，从而造成围岩在应力扰动影响下出现变形。并且，随着空顶距的增加，围岩变形量也将不断改变，从而给工作面带来安全隐患。

目前，针对巷道快速掘进过程中相关问题的研究主要集中在支护参数以及施工组织管理等方面。比如，杜启军利用数值模拟的方法研究了锚杆锚索支护参数对巷道快速掘进的制约程度，并结合其结果指定了相应技术改进策略［1］；张征针对石嘴山煤矿公司的顺槽巷道施工工艺采用组织管理分析方法解析了制约掘进速度的内外因素［2］。

尽管已有众多学者针对煤巷快速掘进过程中相关问题进行了研究，但对于巷道快速掘进施工过程中巷道围岩变形的研究仍未进行。为此，本文以数值模拟的方法，分析了煤层巷道快速掘进过程中空顶距与巷道围岩的变形关系，可通过其模拟结果中围岩的变形特征确定巷道快速掘进中科学合理的空顶距离，从而保证工作面的安全，实现科学支护以及各工序的高效实施。……