杨武强,王飞飞

（河南神火集团泉店煤矿生产科,河南许昌,461000）

1 工程背景

图2 回风下山层位模型图

泉店煤矿22采区回风下山坡度-20°，工程量330.96m（平距），巷道总长352.20m（斜距），布置于二3煤层顶板，距二3顶板垂直距离15.2m，距二1煤层顶板垂直距离20.2m。地面标高+114m，井下标高，-517.790m～-644.494m。巷道掘进层位以细粒砂岩为主，岩性较好，易于控制，顶板砂岩水突水的可能性较小，不过，在巷道掘进期间或因局部地段顶板破碎出现顶板淋水现象，应加强防范。巷道掘进层位的钻孔柱状如下图1所示。

2 模型建立

采用FLAC3D构建数值模拟模型，如下图2所示，构建模型单元164500个，模拟层位12层，对应钻孔柱状的1～12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 形状优化对比研究

为分析断面形状对回风下山围岩稳定性影响，设计直墙拱、矩形两种断面，断面积相当。其尺寸分别为：5.24 m*4.42m，5.24m*4m；如下图3所示。

从上图4可知，沿着回风上山掘进走向切剖面，两种断面的巷道围岩塑性区差异较大。直墙拱形顶板塑性区发育最大高度2.2m，矩形顶板塑性区发育最大高度3.5m，且后者发育程度大。模拟结果表明：采用长度2.4m锚杆易于控制直墙拱形断面的回风上山；与此同时，巷道掘进初期，前者的顶板下沉量64.5mm、后者的顶板下沉量527.2mm，结果亦表明：采用直墙拱形断面的回风下山围岩稳定性较矩形断面回风下山优越。

4 结论

通过模拟研究，确定了泉店煤矿22采区回风下山的断面形状如下图5所示，工业性试验结果表明：巷道围岩稳定性控制效果良好。……