交叉段双巷布置夹角优化及围岩控制措施

李晓博

（山西新元煤炭有限责任公司，山西 晋中 045400）

井工煤矿常见的T 型、Y 型、H 型及十字型巷道拐角处易出现大变形、围岩离层破坏的现象，对“围岩-支护”设计、施工、监测提出可控变形、可控破坏、少维护的要求。学者分析交叉角度的变化而引起工程围岩变形破坏规律、巷道尺寸变化对交叉段三角岩柱及顶板的安全性及不同锚杆支护方案下大跨度交叉巷的围岩支护效果的优化[1-6]。以交叉段双巷为背景，讨论顶板节理、交叉段双巷与最大主应力的夹角两个因素对围岩体的破坏程度及应力变化特征。

1 概述

新元矿的交叉段双巷位于3#煤层，联络巷、辅助进风巷平行布置，与集中运输巷交叉，埋深约460 m，巷道顶底板以含有节理、滑面的泥岩、砂岩为主。用应力解除法测量地应力，在集中运输巷煤体帮部中布置大孔和小孔，小孔底部安装测量探头，大孔深15 m，直径130 mm，小孔深0.36 m，直径36 mm，计算得出最大主应力为24.35 MPa。

2 数值模拟

2.1 构建交叉段双巷模型

岩体模型为长×宽×高=65 m×40 m×50 m，联络巷的断面为宽×高=5.2 m×3.5 m，辅助进风巷的断面为宽×高=5.2 m×3.5 m，集中运输巷的断面为宽×高=5.6 m×3.5 m，四周及底部边界固定，初始垂直地应力为11.96 MPa。

划分为7 组煤岩体，从模型顶部到底部依次为覆岩、砂岩、2 类泥岩、1 类泥岩、煤、2 类泥岩和基岩，对应厚度为7.5 m、2.5 m、6 m、0.5 m、3.5 m、1.5 m 及18.5 m，交叉段围岩力学参数见表1。

表1 交叉段顶底板岩层力学参数

2.2 双巷中间煤柱宽度

对于矩形断面围岩破坏深度可以借鉴圆形洞室弹塑应力分布的规律，将矩形断面等效成外接圆形断面，可以计算出双巷煤柱的宽度[7]：