浅埋煤层工作面顶板结构及支架载荷研究

武月江

（西山煤电集团有限责任公司西曲矿， 山西 太原 030053）

引言

近年来，随着采高的不断增加，使得巷道工作面的支护成本不断加大，由于大采高工作面的初次来压强度较大，使得支架、顶板等发生破坏，严重限制着矿井的正常生产，同时由于工作面来压强度较大，使得巷道的维护成本大幅度增加，所以如何控制大采高煤层顶板的稳定性是矿井急需研究的目标[1-4]。本文利用数值模拟软件对西曲矿18402 工作面巷道顶板的结构及支架的载荷进行分析，为大采高综采工作面矿压的控制及顶板支架选型提供一定的参考。

1 矿井概况及数值模拟研究

西曲矿位于山西太原西山煤田西北边缘，矿井面积为15.7 km2，设计生产能力3.00 Mt/年。可采煤层分别为太原组8 号煤、9 号煤，煤层总厚度18.78 m，煤种分贫煤、瘦煤和贫瘦煤。西曲矿18402 工作面走向长度约为3250 m，主采煤层为8 号煤层，煤层倾角1°～3°，平均倾角1.6°，煤层平均厚度3.9 m，工作面采用ZY12000/25.5/55 掩护式液压支架，支架的额定工作阻力为12000 kN，初撑力7912 kN，支架移架步距为865 mm，支护强度为1.22～1.3 MPa，支护范围为2550～5500 mm。根据现场实测发现，工作面的周期来压步距为10～14 m，其持续平均长度为2.2 m，在非来压期间支架的平均工作阻力为6860 kN，在来压期间内，工作面的支架平均支护阻力为10900 kN，动载系数为1.6。工作面支架工作阻力变化如图1 所示。

图1 工作面支架工作阻力变化图

为了对大采高综采面的顶板结构进行研究，本文选定UDEC 数值模拟软件进行研究，首先进行模型的建立，根据实际地质资料建立模型，模型长度为400 m，在模型的两端分别设置100 m 的边界柱，中间部分为开挖部。……