煤礦回風順槽支護技術仿真分析與應用研究

鄭 偉

（晉能控股煤業集團四臺礦，山西 大同 037003）

1 傾斜工作面概況

煤礦傾斜工作面的長度200 m，40°是其平均傾角，1 450 m 是走向長度，煤層平均厚度達到4 m，底板巖層為粉砂巖，頂板巖層為砂質泥巖；井下巷道斷面總體接近于矩形，具體的尺寸規格是凈寬與凈高分別為6 000 mm 和4 800 mm，巷道頂底板巖層評定為軟弱狀態，所以對圍巖變形量的要求很高，必須進行特別的分析和設計來對圍巖進行控制。

2 圍巖變形破壞形式及機理

2.1 圍巖變形破壞形式

1）兩幫變形破壞形式。采掘工作進行時，煤礦井下巷道圍巖由于周邊受力物的變化會產生應力場整體改變，覆巖的自重產生的重力會施加于兩幫位置，若兩幫圍巖不能夠有效承擔其力量，彈塑性變形極易發生，內部彈性和塑性區域的形成也將是必然，甚至是發生拉裂破壞等情況，不斷增加頂底板的變形量，具體變形破壞如圖1-1、圖1-2。由于巷道頂底板巖層變現為松軟狀態，給頂底板帶來很大不穩定性；另外巷道兩幫圍巖大概率會發生剪切破壞活動，圍巖發生塑性剪切破壞，導致兩幫圍巖發生移動變形[1-3]。

2）頂板變形破壞形式。在回采巷道開始工作后，水平方向的力協同覆巖載荷施加在頂板巖層，逐步導致拉應力產生，若達到巖層承受最大值，則將會有拉裂破壞在頂板發生，由于兩幫圍巖的極大不穩定性，拉伸變形、冒落會逐漸發生[4-6]，如圖1-3、圖1-4。

圖1 兩幫及頂板破壞示意圖

2.2 圍巖變形破壞機理

通過具體的井下地質情況，得到巷道巖層軟弱的特征，在施工階段應力發生變化，前期弱結構的變形隨著力的不斷變化逐漸引發變形破壞的發生，其中，弱結構體具體指應力、幾何和巖性弱結構三部分?！?br>