史彦明

(华阳集团 南庄煤炭集团有限责任公司，山西 阳泉 045000)

1 工程概况

南煤集团大阳泉公司8133工作面井下位于15号煤采区北翼，工作面西侧为8135工作面采空区，南与15号轨道巷相接，北侧紧邻阳煤二矿矿界，东侧为8129工作面采空区，上部为8133高、低抽巷；工作面开采15号煤层，煤层厚度为5.65～70 m，平均厚度为5.8 m，煤层倾角0～16°，平均倾角为8°，煤层内含1～3层夹矸，煤层顶底板岩层特征见表1。

表1 煤层顶底板岩层特征

8133工作面采用走向综合机械化放顶煤开采方法，采煤高度2.7 m，一采一放，循环进度0.8 m，全部垮落法管理顶板，根据掘进成巷阶段揭露和槽波地震勘探和坑透成果显示，CF1、CF2、CF3断层为槽波解释的小型断裂组或挠曲发育，位于工作面内部，距离回采切眼约300～500 m，该区域煤岩体呈松软破碎状态，现为保障工作面通过该区域时围岩稳定，特进行断层破碎带区域围岩控制技术研究。

2 端面顶板垮落机理

根据8133工作面的地质条件可知，工作面采用综采放顶煤开采方法，由于工作面端面顶板为煤层，且在断层破碎带区域煤岩体较为破碎，在端面顶板区域顶板较为破碎易产生露冒现象，现根据断层破碎带的特征，将端面顶板视为散体，视顶板为垮落拱结构[1-2]，现假设煤层的水平倾角为0°，建立如图1所示的端面顶板垮落拱力学模型，根据力学模型进行垮落拱平衡状态时的受力分析。

图1 端面顶板垮落拱力学模型

根据力学模型可推导得出端面顶板垮落拱高度的计算公式如下：

(1)

式中：h为顶板垮落拱高度，m；……