焦 彪

（兰花集团莒山煤矿有限公司，山西 泽州 048200）

1 工程概况

兰花集团莒山煤矿有限公司9#煤层辅运大巷掘进工作面为太原组煤层，属石炭系太原组灰岩裂隙岩溶含水层。9#煤层主要含水层为上部太原组K5、K6 灰岩和K7 砂岩，9#煤层距K5 为17.08～27.19 m，含水层分布稳定，裂隙较岩溶发育，各含水层单位涌水量为0.004 9 L/s.m，属弱富水性的含水层，相互间水力联系较弱。9#煤层呈黑色块状特征，平均厚度1.14 m。9#煤层辅运大巷沿煤层顶板掘进，直接顶为砂质泥岩，厚2.6 m，砂泥岩上层为细砂岩，厚2.7 m；直接底为泥岩，厚4.7 m。依据9#煤层辅运大巷掘进经验及现场实际情况，在上部含水层影响下，成巷后顶板多处淋水，巷道顶板下沉量较大，局部冒顶、片帮严重，需定期返修，为解决此类问题进行辅运大巷支护研究。巷道位置详情如图1。

图1 9#煤辅运大巷、回风大巷位置详情

2 含水层对巷道围岩稳定性模拟研究

通过FLAC3D数值模拟分析含水层对巷道围岩表面位移、围岩塑性破坏、围岩内应力集中情况等的影响[1-2]，以辅运大巷掘进为工程背景，结合具体的地质条件建立三维模型，模型长（X 轴）、高（Z 轴）为60 m，厚（Z 轴）为6 m，模型上方模拟300 m 埋深，岩层平均容重取2500 kg/m3，模型顶面施加均布载荷为7.5 MPa。根据矿方提供的岩石力学试验结果确定各岩层的岩石力学参数，辅运大巷掘进断面宽×高=5.4 m×3.6 m，煤层上覆岩层开启Config fluid 渗流模式，巷道围岩孔隙率为0.3，水的密度为1000 kg/m3，巷道周边岩体内设定为300 m 埋深的孔隙水压力，在有水、无水条件下分别计算平衡得到初始应力场，然后巷道一次开挖到位，计算平衡后观察巷道围岩受力、变形、破坏等特征。……