杨玉龙,宋选民,刘一扬,王仲伦

(1.山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司,山西 河曲 036500;2.太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,太原 030024)

巷道支护是煤矿开采的一项关键技术[1],合理的支护技术应当既能实现煤炭回采的安全,又具有一定的经济效益[2]。早在2014年,我国煤矿每年新掘进巷道总长度就已经超过12 000 km,其中80%以上的巷道为煤巷或半煤岩巷[3],因此,研究更加高效可靠的支护措施具有重要价值。目前,锚杆支护已经成为我国煤矿近期的主体支护技术[4],随着对锚杆认知的加深,可实现有效主动支护的高强预应力锚杆支护技术在多个煤矿得到广泛使用[5-6]。诸多学者围绕预应力锚杆支护系统的应力场分布规律、支护参数设计、动力特征等多方面进行了研究[7-9]。并基于上述成果,进行了不同地质条件下巷道支护参数的合理优化,解决了众多工程问题[10-13]。本文针对磁窑沟13#煤层回采过程中,工作面端头巷道无法随推进及时垮落,出现较大面积悬顶的技术难题,运用理论计算的方法对巷道支护参数进行优化,并通过数值模拟分析了预应力场特征,证实了优化方案的可靠性与安全性,有效解决了现场工程技术难题。

1 工作面回采巷道支护概况

1.1 工程地质条件

磁窑沟矿位于河东煤田北部,井田内石炭系太原组的13#煤层是该矿的主要可采煤层。13#煤层中13102进风顺槽、13102回风顺槽、13108进风顺槽以及13108回风顺槽的工程地质条件较为类似,现以13102进风顺槽为对象进行研究。……