杨春生

（同煤国电同忻煤矿有限公司，山西 大同 037001）

随着我国国民经济的迅速发展，目前我国已成为全球最大的制造业基地，这就需要大量能源作为经济发展的支撑。2019年我国一次性能源消费中，煤炭比重为57.7%，且在未来10年内煤炭仍然是能源消费结构中的主角，煤炭开采对保证国民经济平稳发展意义重大。煤矿回采巷道支护是制约煤炭产量、开采安全、成本的重要因素之一，本文针对此问题展开初步探讨。

1 概况

同忻煤矿隶属于山西同煤集团，是一座年产量超过10.00 Mt的国有特大型矿井，现有职工1 103人，井田面积84.52 km2，可采储量为8.47 亿t。同忻煤矿于2007年建成投产，2010年达产，现为同煤集团主力矿井。

12901工作面作为该矿9 号煤的首采面，埋深约220～250 m，煤层厚度2.2 m，煤层柱状图（部分）见图1。

图1 同忻煤矿12901 工作面煤层柱状图

2 回采巷道围岩破坏分析

2.1 顶板松动破坏

该回采巷道断面具体尺寸为：宽×高=4.2 m×3.5 m。本文按照“压力拱理论”测算顶板冒落高度。当巷道开挖后，原来的围岩应力分布被破坏并会重新分布，如果巷道顶板产生的拉应力大于围岩自身抗拉强度，则会发生冒顶现象，直至应力重新达到平衡。学者将平衡临界点的模型简化成为压力拱进行研究，见图2[1]。冒顶高度h 理论计算见式（1），经计算h=4.5 m。

式中：b1为巷道宽度的1/2，2.1 m；h0为巷道高度，3.5 m；φ为围岩内摩擦角，31°；f为顶板围岩坚固性系数，1.8。

图2 回采巷道自然平衡压力拱

2.2 巷道两帮松动破坏

回采巷道开挖后，两帮煤体会支承悬空的顶板重量及上覆岩层压力，大大增加了支护结构区所受到的压应力，而且交界面处剪应力瞬间增大，会导致煤帮从两侧挤出，出现鼓包现象，本文利用“巷道围岩松动圈”理论来计算两帮破坏松动范围[2]。……