张 昭

（晋能控股煤业集团大西煤矿，山西 晋城 048000）

1 工程研究背景

煤岩体长时间淋水会产生软化、膨胀等物理变化，使煤岩体的强度降低，发生非线性塑性变形，使其承载能力和稳定性变差[1-3]。煤矿井下经常会遇到顶板淋水的问题，致使顶板软化导致支护失效，容易在采动影响下发生冒顶等事故，对巷道安全稳定性产生不利影响[4-5]。

大西矿3025 工作面回采3#煤，煤层的平均厚度约为2.82 m。3025 运输顺槽布置在3#煤层中，沿顶板掘进。3025 顺槽为矩形断面，断面宽度为5.5 m，高度3.5 m，巷道以锚网（索）支护方式为主。3025 运输顺槽掘进至250 m 处顶板出现淋水，顶板淋水情况如图1。

图1 实际顶板淋水特征

由图1 可知，顶板淋水主要从锚杆或锚索孔隙中流出，长期会腐蚀金属网等。淋水量较大的地方顶板煤体会出现明显的软化现象，已经与顶板剥离，随着淋水持续，会加剧顶板围岩的破碎。

从顶板沿裂隙渗出的地下水来自山西组砂岩中的含水层，是3#煤顶板渗水的主要来源。通过结合地质、物探的结果发现，在巷道250～380 m 处存在K8 低阻富水异常区，预计涌水量为30 m³/h。因此，需要展开顶板淋水的超前治理，防止顶板水害造成安全事故。

2 顶板淋水破坏机理分析

分析顶板淋水破坏机理能为巷道支护设计提供指导。因此，根据实际地质参数，利用FLAC3D有限元模拟软件展开相应的数值模拟研究。模型中煤层厚度为2.8 m。直接顶为粉砂质泥岩，厚度3.1 m；老顶为灰色细砂岩与泥岩互层，平均厚度9.6 m；直接底为泥岩，厚度6.5 m；老底为粉砂岩和泥岩互层，厚度5.5 m。……