1概况

池家沟煤矿位于山西省保德县境内，主要开采8^#煤层，煤层厚度7.05m，顶板为砂质泥岩，底板为细粒砂岩。该矿为尽快建成高产高效矿井，在8^#煤层布置一个综采工作面，综采工作面连采道原支护方式为锚杆一锚索联合支护，巷道宽5.0m，高3.3m，在掘进连巷时遇一长达300m的背斜，在背斜区域内，巷道顶板冒落严重，冒高达4~5m，表现为锚杆一锚索支护不久即冒落，冒落岩层呈鳞片状，严重影响工程正常施工。

2模型制作

针对上述问题，在室内进行相似材料模拟试验，以便确定合理支护方式。本试验设计了两个模型，即锚杆一锚索超前支护和工字钢支架支护。

2.1 模拟条件

（1） 煤层及顶底板岩层力学指标，见表1。

表1 煤层及顶底板岩层力学指标

岩层名称

厚度/m

岩石强度/MPa

备 注

б_压

б_拉

砂质泥岩

11.20

44.25

3.38

节理、层理明显

8^#

7.05

3.62

1.54

复合煤层，夹石1.21m

细粒砂岩

7.67

49.50

4.01

节理、层理明显

（2） 模型尺寸：1.2m×1.2m×0.2m卧式可加载平面模型架，见图1。



图1卧式可加载平面模型架

2.2 模型基本参数确定

（1） 长度比：α_L=L_H/L_M=20

（2） 强度比：α_б=б_H/б_M=ρ_H/ρ_M·αL=36

(3) 时间比：

(4) 煤层及顶底板强度换算：见表2。

表2 煤层及顶底板强度换算表

岩层名称

岩层厚度

岩层强度/MPa

材料强度/MPa

材料配比

L_H

L _M

σ_压

σ_拉

σ_压

σ_拉

砂质泥岩

11.20

56.0

44.25

3.38

1.229

0.094

937

8^#煤层

7.05

35.5

3.62

1.54

0.101

0.043

527

细粒砂岩

7.67

38.4

49.50

4.10

1.376