李利东，袁 远，王 凯

(霍州煤电集团有限责任公司 木瓜煤矿，山西 吕梁 033000)

随着煤矿开采工艺的发展以及对煤炭资源需求的增加，工作面切眼断面尺寸也不断增大，支护设计与施工方案的合理性是大断面切巷施工的重要因素，也是保障安全生产的基本条件[1-2].木瓜煤矿10-201工作面地层变化复杂、直接顶围岩强度低、锚杆锚固力不足、切巷跨度大。为此，利用数值模拟软件确定切巷断面开挖最佳方案，模拟此方案支护设计的有效性，为确保大跨度断面围岩稳定性提供技术支撑。

1 概 况

木瓜矿10-201工作面所开采煤层为石炭系上统太原组的9#+10#煤(合并层)，根据周边南5、扩2、扩3、扩6钻孔综合分析，预计9#、10#煤层间距0.5～1.0 m，预计10-2012巷掘进至870～1 169 m处为9#+10#煤层合并层分界线，宏观煤岩类型为半亮型，玻璃光泽，阶梯状断口，中厚层状。9#煤层厚度为3.85～4.15 m，10#煤层厚度为1.4～1.52 m，倾角2°～6°，平均4°，煤岩层赋存较稳定。煤层顶、底板岩层特征见表1.10-201工作面切巷设计高度为4.4 m，宽度为8.5 m，巷道断面大，中部张拉应力大、顶角剪应力较大。

表1 煤层顶底板岩层特征表

2 切巷开挖断面优选方案

针对10-201工作面切巷断面跨度大的难题，采用岩土工程领域常用的FLAC3D软件对断面开挖方案进行优化[3-4].

2.1 开挖方案对比

根据工程实际开采范围，结合工程经验参数进行赋值[5].在计算中，各岩层均采用Mohr-Coulomb屈服准则[6].提出“一次性开挖大断面”和“分段开挖小断面成巷”两种方案，进行切巷的优化施工。

使用FLAC3D软件模拟可得无支护全断面、无支护小断面、注浆支护小断面变形图,分别见图1，2，3.通过数值模拟计算可以发现，图1围岩变形区无支护全断面开挖时变化区域较多，代表围岩变形量较大。……