礦井復合頂板應力分析及支護措施

劉躍輝

(陽泉煤業集團長溝煤礦有限責任公司，山西 晉中 032700)

1 概述

15115工作面第一切眼與第一停采線之間區段傾斜長度165m，走向長度290m。第一停采線與第二切眼之間區段傾斜長度165m，走向長度35m。第二切眼與第二停采線之間區段傾斜長度165m，走向長度822m。工作面頂底板巖性如表1所示。

表1 工作面頂底板巖性

如表1所示，15115工作面煤層的上覆巖層，從直接頂到老頂為軟弱-堅硬性，在往上為軟弱-堅硬性的相間復合結構。這種硬度交替變化的復合頂板結構極易在裂隙水和圍巖應力的綜合作用下發生軟化，導致圍巖的蘇醒降低并整體失穩。從現場分析，工作面掘進期間巷道頂板普遍存在節理裂隙、軟弱夾層，直接頂巖層多薄層分布，存在網包現象，在橫川和切眼等巷道交叉、應力集中區域部分錨桿失效破斷。因此非常有必要開展類似地質條件下應力數值模擬、錨索受力狀態分析等研究，以提出合理方案，確保回采安全。

2 巷道受力狀態分析

順槽巷道變形以兩幫移近變形為主，巷道兩幫整體移近對頂板圍巖產生“剪切”作用。巷道煤體強度低，兩幫錨索錨固力較低，且初始張拉損失較大造成巷幫錨索初始預緊力施加較小；巷道兩幫整體移近的同時，勢必會給巷道頂板巖層頂板巖層產生“剪切力”，造成頂板巖層之間相互錯動，頂板巖層相互錯動出現壓力釋放區，使頂幫圍巖整體完整性遭到破壞，頂板整體完整性內部受損，頂板支護強度不足以維持巷道頂板的完整性，最終出現巷道頂板逐步破壞。……