郭 军

（晋能控股煤业集团长治仙泉煤业有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

在煤矿井下巷道掘进支护过程中，科学合理的支护设计是确保巷道顶板安全管理和快速掘进的重要条件[1-2]，特别是对复杂顶板条件下的巷道，若支护设计不合理，将会造成巷道围岩出现严重破坏变形，严重时可能造成巷道大面积冒落，引发顶板事故[3-4]。针对晋煤仙泉煤矿15103运输顺槽地质情况，通过对巷道矿压特征进行分析，并对巷道支护方案进行数值模拟分析，在此基础上提出巷道支护设计方案，取得良好的支护效果。

1 工程概况

仙泉煤矿设计年生产能力120万t/a，井田内稳定可采煤层为3号、15号煤层。15103工作面位于井田东部，主采15号煤层，煤层厚3.7～7.15 m，平均5.20 m。工作面运输顺槽沿煤层顶板掘进施工，设计走向长1495 m，为矩形断面，巷高3.8 m，巷宽4.9 m。15103运输顺槽直接顶板为K2灰岩，厚度5.8～9.26 m，平均厚7.73 m，以层状结构岩层为主，层状结构中软弱岩层分布少，局部为泥岩，巷道在掘进过程中顶板局部出现黄泥层，厚度2.0～3.0 m。底板岩性为泥岩、砂质泥岩等，厚0.90～7.10 m，平均2.82 m。由于黄泥层结构松软，吸水易软化，局部孔洞发育，稳定性差；受顶板黄泥层影响，在工作面掘进施工过程注锚困难，顶板不易控制，给巷道顶板安全管理和快速掘进带来较大困难。工作面煤层顶板综合柱状图如图1所示。

图1 15103工作面煤层顶板综合柱状图

2 巷道矿压特征分析

根据15103运输顺槽煤岩层地质特征，考虑节理裂隙影响石灰岩的普氏系数fm取1，由于巷道顶板为石灰岩，加权平均普氏系数fb=fm=1.5，煤层的内摩擦角θb=tan-1fd=56.3°。……