杨继飞

（山西煤炭进出口集团有限公司， 山西 太原 030024）

引言

煤炭资源作为中国的主要能源，在经济建设中具有举足轻重的地位。我国大约三分之一的煤层顶板属于复合顶板，其覆盖面广[1]。一般由互相间隔的软弱岩层或多层软弱岩层叠合而成的复合结构组成[2-3]。目前，许多学者从顶板岩性、厚度、地应力等影响因素对复合顶板的稳定性进行了研究与探讨[4-5],但对复合顶板承载特性研究较少。因此，对特厚复合坚硬顶板承载特性数值模拟展开研究。

1 研究背景

某矿现开采4 号煤层040102 工作面，该工作面回风巷道由于顶板条件特殊，巷道开挖后表现出围岩变形量大、变形显现时间快、变形持续时间长的特点，严重制约着采煤工作面的正常生产，且复合层状顶板拉裂后，顶板下沉量较大，且局部已发生明显破坏，如图1。

图1 层状顶板拉裂破坏图

040102 工作面回风巷道断面尺寸为宽4.5 m，高3.2 m，围岩物理力学性质见表1。影响特厚复合顶板变形破坏的因素复杂，而特厚复合顶板的主要承载结构为叠（组）合岩梁，对控制巷道顶板变形及矿压显现起到了决定性作用，而特厚复合顶板的稳定性直接关系到煤矿安全和巷道的掘进，为此研究特厚复合坚硬顶板的承载特性。

为了研究某矿040102 工作面复合层状顶板的变形破坏特征，采用FLAC3D 数字模拟软件进行分析研究，通过模拟巷道复合顶板在无支护条件下的变形位移破坏规律，分析巷道在开挖及采动影响后围岩位移及变形破坏的过程。……