田 超

（霍州煤电集团汾源煤业有限公司，山西 静乐 034000）

1 工程概况

霍州煤电集团汾源煤业5-1021 巷沿5#煤层顶板掘进，埋藏深度378～410 m，设计长度632 m。5#煤层倾角23°～27°，平均25°，平均煤厚15.45 m。

5-1021 巷倾角为20°，断面为矩形，掘宽4.4 m，掘高3.1 m，掘进断面13.64 m2。工作面掘进范围内构造情况简单，左帮为煤，右帮基本为泥岩，顶板多为泥岩和泥质灰岩，底板多为泥岩和粉砂岩，顶板完整性较好。预计5-1021 巷掘进过程中将揭露两条断层，H1=2.5 m（断上）、H2=15 m（断下），由于断层对工作面的掘进和支护会产生一定影响，因此需制定安全有效的支护措施。

2 支护方案设计

2.1 断层对掘进巷道的影响

断层在形成时，会导致应力重分布[1]，地应力的分布将会有所变化，大主应力σ1=γH，为垂直应力，中主应力σ2和小主应力σ3为水平，此时σ2和σ3均会有一定程度的增大。主应力方向如图1。

图1 巷道走向与主应力方向示意图

由图1 可知，当巷道掘进至断层处时，水平应力σ2和σ3均会增大，此时巷道两帮将会产生应力集中效应[2]。当巷道掘进方向与断层面垂直时，巷道两帮的应力和变形均为对称式发展，此时不易产生应力集中效应。

图2 所示为巷道掘进方向与断层位置示意图。由图2 可知，当巷道由断层下盘方向向断层上盘方向掘进时（图2 中①所示方向），巷道顶板先通过断层，此时巷道易发生冒顶情况，而后底板再经过断层，底板可能会有一定程度的塌陷。因此需先后对巷道顶板、底板依次进行支护加固。反之，当巷道由断层上盘方向向断层下盘方向掘进时（图2 中②所示方向），需先后对巷道底板、顶板依次进行支护加固。……