李世慧

（潞安化工集团慈林山煤业公司夏店煤矿，山西 长治 046299）

1 工程概况

夏店煤矿3119 工作面位于3 采区下部，主采3#煤层，运输巷长1150 m，回风巷长度为908 m，高抽巷全长为910 m，切眼长度217 m，可采长度853 m。煤层煤厚6.5～7.1 m，平均6.8 m。全煤间夹有一层炭质泥岩夹矸，厚度0.10～0.35 m，平均0.30 m，埋深438～510 m。工作面煤层顶底板情况见表1。

3119 工作面采用放顶煤开采，工作面采高为（3±0.1）m，其余为放顶煤高度，采放比为1:1.27。根据工作面综合物探结果，工作面回采空间内存在有多个地质构造，其中JDX16 陷落柱距第一开切眼600 m，其长度为60 m，宽度50 m，基本处于工作面中部区域，将对工作面回采造成较大的影响。工作面及陷落柱位置情况如图1。

图1 3119 工作面及陷落柱位置示意图

2 工作面过陷落柱应力演化及顶板结构特征[1-4]

2.1 应力演化规律

综采面推进过陷落柱的过程中，围岩应力重新分布，根据极限平衡理论，陷落柱的塑性区半径的计算公式为：

式中：R0为侵入工作面陷落柱半径，取30 m；φ为岩体内摩擦角，取28°；C为煤岩体平均内聚力，取0.9 MPa；p0为井下原岩水平应力，MPa；pi为陷落柱对周围岩体的水平应力，取0.15 MPa。

其中原岩水平应力p0可由下式确定计算：

式中：γ为上覆岩层平均容重，取25 kN/m3；H为煤层埋深，474 m。计算得出井下水平应力为15.41 MPa。代入式（1）得出陷落柱的塑性区半径为14.1 m。

工作面推进过陷落柱时，超前支承应力会与陷落柱构造应力耦合叠加，对工作面的安全回采造成影响。根据陷落柱塑性区半径理论计算值结合矿压监测数据，对工作面进出陷落柱前后的应力演化规律进行分析如下：