牛明涛

（山西潞安集团蒲县开拓煤业有限公司，山西 临汾 041000）

巷道掘进过程中，出现断层、陷落柱等构造的情况是常有的[1]。有些断层断距大，影响范围广，导致巷道掘进只能避开施工[2]。开拓煤业3107回风巷掘进过程中出现F309断层，为避开断层影响，设计施工3107跳采面，运用数值模拟软件COMSOL对3017跳采面切眼位置围岩应变情况进行了数值模拟研究。根据数值模拟结果对巷道掘进、围岩支护的措施方案进行了相关研究。

1 概况

3107工作面面长1200 m，面宽150 m，主采3#煤层。距离3017工作面切眼160 m处存在F309断层，断距3 m，倾角60°。为避开该断层，设计3017跳采面，跳采面长度50 m，宽度30 m。巷道布置如图1。

图1 3017工作面示意图

3#煤层平均厚度2 m，底板为泥岩，顶板为砂岩，采用全断面综合机械化掘进方式。

2 巷道应力分布模拟研究

巷道设计断面如图2。巷道高度为2 m，顶板宽度为3 m，底板宽度为3.7 m。

图2 巷道断面图

运用数值模拟软件COMSOL对巷道周围应变进行数值模拟。该软件为有限元分析软件，应变可以有效反映围岩变形特征[3-5]。模拟参数如下：

表1 模拟参数表

模拟巷道围岩应变如图3，其中帮部应力分布如图4。根据图3，巷道左右帮应变不同，因此，分别进行了左右帮应变研究。底板应力分布如图5。

图3 巷道周围应力分布云图

图4 帮部应力分布曲线图

由图3、4、5可知，巷道断面应力比较集中的地方为巷道帮部和底部，帮部中部受到的应力最大。帮部距离顶板约1.6 m位置处应力最大，向下逐渐减小；整体呈现先增大后降低的趋势。距离断层较近的右帮应变比左帮大一个数量级。……