祁雨鹏

(晋能控股煤业集团 赵庄煤业，山西 长治 046600)

1 工程概况

山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司1312工作面井下位于一盘区，工作面开采3号煤层，煤层平均厚度4.75 m，平均倾角5°，顶底板岩层特征见表1。1312运输巷道煤层底板掘进，掘进断面为矩形，净断面尺寸为宽×高=5.4 m×4.4 m。由于巷道顶板岩层呈层状赋存，顶板属于复合顶板，为保障巷道围岩的稳定，特进行复合顶板围岩控制技术研究分析。

表1 煤层顶底板岩层特征

2 复合顶板变形失稳机理

2.1 顶板失稳机理分析

根据众多工程实践的统计结果可知[1-3]，复合顶板的失稳主要表现重力驱动型失稳和离层挠曲型失稳两种形式。重力驱动型失稳为巷道掘进期间，在无支护条件下，随着控顶距的不断增大，顶板在自重应力和构造应力的作用下会不断弯曲变形，随后发生失稳；离层挠曲型失稳为巷道服务期间，由于顶板岩层呈现为层状赋存，在采掘扰动下存在的顶板离层、挠曲现象，且该种现象存在着较大的隐蔽性和突发性。现根据1312运输巷道的特征，主要分析巷道在支护条件下的离层挠曲型失稳机理。

针对复合顶板岩层，由于其自身具有分层薄、层间粘聚力差的特征，若巷道在采用高预应力锚网索支护后，顶板岩层的稳定性会显著提高，但随着巷道服务时间的延长，顶板岩层在流变和采动影响下，围岩的变形不断加剧。顶板中的泥岩受水和风化的影响较大，致使巷道顶板岩层出现风化破碎的现象，导致巷道锚杆索的预应力出现一定程度的损失，锚杆索支护对顶板岩层的主动支护作用便会大幅减小。……