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：αL=LH/LM=20
（2） 强度比：αб=бH/бM=ρH/ρM·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
LH
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
