周 强

（晋能控股煤业集团有限公司四台矿，山西 大同 037000）

1 概况

大同煤矿集团有限责任公司四台矿81220工作面位于14号煤层412盘区，工作面开采14#煤层，煤层平均厚度2.1 m，平均倾角3°，顶底板岩层特征如表1。工作面上部为12#煤层采空区，12#煤层均厚为1.3 m，其与14#煤层间距离为6.0～15 m。51220巷为81220工作面提供运输、行人等服务，巷道沿煤层底板掘进，断面为矩形，净宽×净高=3.8 m×2.7 m。由于巷道在采空区下进行掘进作业，为保障巷道围岩稳定，特进行巷道合理布置位置及支护方案的研究。

表1 顶底板岩层性质表

2 巷道布置位置分析

根据矿井地质资料及工程实践可知[1-2]，14#煤层回采巷道间的区段煤柱宽度为6 m，为将巷道避开12#煤层遗留煤柱的应力集中区域，确定巷道与上部遗留煤柱间的合理错距，现采用理论分析+数值模拟进行分析。

2.1 数值模拟分析

采用CRISP岩土软件，根据81220工作面地质条件，建立模型长87 m，左侧和右侧宽度分别为46.2 m和44.2 m，设置采空区宽度47 m。固定模型两侧边界x向速度及位移，模型底部x、y两个方向速度及位移固定，模型顶部施加作用于12号煤层的覆岩容重及集中应力，模型采用4节点的四边形单元体，根据地质条件对顶底板岩层的物理力学参数进行设置。具体数值模型几何尺寸如图1。

图1 数值模型几何尺寸示意图

根据众多理论研究及工程实践结果可知[3-4]，在近距离煤层下部煤层中进行巷道布置时，应使巷道布置于上部煤层采空区下方的低应力区域，利于巷道围岩的控制。现主要分析巷道与上覆遗留煤柱间的合理错距，对底板岩层不同位置进行巷道布置时围岩应力分布状况进行数值模拟计算研究。……