泉店煤矿22采区回风下山开掘层位优选研究

李辰辰,郭 振

（河南神火集团泉店煤矿生产科,河南许昌,461000）

1 工程背景

22采区回风下山担负着泉店煤矿22采区的回风任务，其围岩稳定性至关重要。其掘进层位的综合柱状如下图1所示，为分析掘进层位对巷道围岩稳定性影响，拟通过对比研究回风下山布置于二3煤层顶板6m砂质泥岩和15.2m粉砂岩两种层位的巷道围岩稳定性，详见图1，设计开掘断面为直墙半圆拱形，净宽5000mm，净高 4300mm，掘宽 5240mm，掘高 4420mm，墙高 1800mm，喷厚120mm。

2 模型建立

图2 掘进层位的对比研究

采用FLAC3D数值模拟软件构建两种对比分析模型，如下图2所示，分别研究直墙半圆拱形回风下山布置于二3煤层顶板6m砂质泥岩和15.2m粉砂岩两种层位的巷道围岩塑性区、垂直位移、水平位移。共含单元164500个，模拟岩层层位12层模型长*宽*高为：50m*50m*89.5m，固定x=0m、x=50m、y=0m、y=50m及模型底部边界，上覆岩层重量采用等效应力替代，施加于模型顶部均匀载荷为：15.912MPa。

3 层位优化对比研究

为分析掘进层位对回风下山围岩稳定性影响，对比分析两种掘进层位的巷道围岩塑性区，如下图3所示。

图1 回风下山综合柱状图

图3 不同掘进层位的走向塑性区对比

从上图可知，两种层位巷道围岩多为剪切破坏，掘进于二3煤顶板6m的回风下山顶、底板塑性区发育高度达6.8m、6.7m；掘进于二3煤顶板15.2m的回风下山顶、底板塑性区发育高度达6.0m、5.7m，后者塑性区范围明显小于前者。回风下山的顶底板移近量分别为：320mm、64.5mm。模拟结果表明：布置于二3煤顶板15.2m粉砂岩回风下山围岩稳定性较布置于二3煤顶板6m砂质泥岩的回风下山优越。

4 结论

1）从塑性区分析可知，掘进于二3煤顶板6m、15.2m的回风下山顶、底板塑性区发育高度分别为：6.8m、6.7m；6.0m、5.7m。

2）布置于二3煤顶板15.2m粉砂岩回风下山围岩稳定性较布置于二3煤顶板6m砂质泥岩的回风下山优越。

[1]纪文涛.极松散煤层巷道围岩控制技术研究[D].安徽理工大学,2013.

[2]魏敬喜.大断面复合顶板煤巷快速掘进技术研究[D].安徽理工大学,2011.