[摘 要]本论文结合某矿的6196运输顺槽，通过理论分析、FLAC3D数值模拟等多种方法，对该回采巷道围岩破坏特征和破坏机制进行分析，根据数值模拟和理论分析将巷道断面形状优化为偏心圆弧拱形巷道，巷道围岩稳定性大大提高，获得了较好的经济效益和社会效益，从而确保了回采工作面的安全高效生产。
　　[关键词]大倾角；非对称；断面优化；数值模拟
　　中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0325-03
　　1 问题的提出及研究意义
　　大倾角煤层主要是指倾角35～55的煤层，多是由于较剧烈的地质构造运动形成顶底，板的层理和裂隙较发育，易冒落。同时随倾角的增大，沿着层面的切向滑动力增大，而作用于层面的垂直力则变小，故使重力沿层理方向的作用力增大。大倾角巷道围岩变形破坏有明显的非对称性，一般是靠近顶板（帮）侧的围岩变形较大。因此局部冒顶大多数出现在该侧的顶、帮范围内。因煤（岩）层倾角较大，重力沿煤（岩）层倾斜方向分力增大，导致煤（岩）体沿倾斜层面滑移。当巷道的底板为煤层或部分为煤层时其强度相对较低，采动后底鼓现象严重。因此多数矿区很难控制大倾角回采巷道的围岩变形，从而造成顶板及煤帮的破裂，使得支护效果不明显。
　　不同的巷道断面形状适应于不同的地质条件，在选择巷道断面形状时应该考虑巷道所在的位置及穿过岩层的岩性、用途、服务年限等多方面的因素。如果不能合理的选择断面形状，容易导致支护结构抗侧压能力较低，巷道失稳，难以维护。
　　2 工程概况
　　2.1 巷道位置、用途及服务年限
　　本巷道名称为6196运输顺槽。工作面位于后六采区第6亚阶段，东为F3-1断层，西为FP断层，南、北为均未开采。该巷道为形成6196综采工作面生产系统，满足6196综采工作面回采时的行人、通风、运输、排水、管线敷设的需要。
　　2.2 煤岩层赋存条件
　　该巷道布置在19层煤及19层煤顶板中，根据三维地震勘探资料及钻孔实际揭露和邻区开采情况分析，该区煤层为稳定的中厚煤层，纯煤厚度0.74-4.65米，平均2.56米，含夹矸0-3层，夹矸层厚0-0.58米，为复杂结构煤层，煤层倾角23-32？，为半亮型煤。本巷道中段、东段煤层为肥煤，容重1330kg/；根据三维地震勘探资料，巷道西段受岩浆岩影响，煤层为无烟煤。顶底板岩层特征见表1.1。
　　在6196运输顺槽共设计了3个地应力测站，地应力测量结果见表1.2。
　　式中：为顶板斜线倾角；为巷道顶板中心点与下帮顶点的高差，l。
　　通过式1.4与式1.2、1.3比较分析得出，优化后的巷道顶板中心受力状况跟半圆拱形巷道相差无几，两帮受力特点与斜顶梯形一致。对于大倾角煤层回采巷道，采用偏心圆弧拱形断面增强了巷道顶板的承载能力，使巷道顶板及两帮受力更加合理，减小上帮压力，使压力向承载能力更强的下帮转移，提高了巷道整体支护效果。优化后巷道周边应力分布趋于合理化，更适应大倾角回采巷道。
　　4 结论
　　（1）通过对矩形、斜顶梯形、半圆拱形三种断面巷道在大倾角煤层的条件下进行了数值模拟分析研究发现，半圆拱形巷道顶底板移近量较小，巷道围岩应力分布较均匀，斜顶梯形两帮移近量较小，矩形巷道在大倾角煤层条件下围岩变形最大。
　　（2）对半圆拱形及斜顶梯形断面巷道进行受力分析，得出半圆拱形巷道顶板受力情况比斜顶梯形合理，但斜顶梯形巷道两帮受力更为合理，鉴于此，将巷道断面进行优化为偏心圆弧拱形巷道。优化后的断面既保留了拱形巷道承载能力强又结合了斜顶梯形两帮受力合理的特点，更适应大倾角煤层的回采。
　　（3）优化后的断面在不影响巷道使用的前提下断面周长及面积相比半圆拱形巷道有所减小，不仅提高了巷道掘进速度，还大大节约了巷道支护成本。
　　参考文献
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　　作者简介
　　杨正伟，男，1981-3-7，汉族，内蒙古科技大学，在职研究生，助理工程师，工作单位：神华神东煤炭集团布尔台煤矿。
　　宋建坤，男，1987-8-17，汉族，山东科技大学，硕士，工作单位：神华神东煤炭集团布尔台煤矿。