特厚煤層巷道拱梁耦合支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖穩(wěn)定性控制研究.pdf

1、特厚煤層巷道圍巖強(qiáng)度低，巷道變形大，穩(wěn)定性差，支護(hù)難度大，因此合理確定該類巷道的支護(hù)參數(shù)和對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行研究至關(guān)重要。本論文研究課題以山西省自然科學(xué)基金“特厚煤層巷道高預(yù)應(yīng)力錨固體結(jié)構(gòu)特征及其穩(wěn)定性控制研究”和校企合作項(xiàng)目“興縣金地煤業(yè)巷道支護(hù)優(yōu)化研究”為背景，通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬與工程實(shí)測(cè)分析相結(jié)合的方法，研究了特厚煤層巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖的穩(wěn)定性控制對(duì)策。主要研究結(jié)論如下：
　　(1)特厚煤層巷道頂板圍巖強(qiáng)度低、裂隙發(fā)育，在頂

2、板淺部及煤巖分界線下存在大量破碎帶，不穩(wěn)定煤體累計(jì)厚度達(dá)8m以上，懸吊點(diǎn)不明或不存在，對(duì)此類巷道的控制關(guān)鍵在于錨索的布局和其高預(yù)應(yīng)力承載特性的發(fā)揮。特厚煤層拱梁耦合支護(hù)結(jié)構(gòu)的形成，淺部組合梁結(jié)構(gòu)能在有效控制淺部變形同時(shí)促進(jìn)深部承載拱的形成，并有效提高承載拱的承載，深部的承載拱對(duì)淺部組合梁有減壓和減跨作用。二者相互配合、彼此適應(yīng)，構(gòu)成完善的特厚煤層巷道高預(yù)應(yīng)力錨桿-索耦合支護(hù)系統(tǒng)，使巷道穩(wěn)定性得以提升。
　　(2)特厚煤層巷道支護(hù)結(jié)

3、構(gòu)影響因素分析表明，關(guān)鍵影響參數(shù)為錨桿-索預(yù)緊力和長(zhǎng)度。預(yù)緊力過(guò)小時(shí)無(wú)法在頂板上方形成穩(wěn)定的承載結(jié)構(gòu)，過(guò)大時(shí)，容易造成錨桿錨索失效或破壞，造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，合理的預(yù)緊力取值是錨桿60KN，錨索150KN，合理施加錨索預(yù)緊力可使錨桿組合梁的承載能力提高113.74％。合理增加錨桿錨索長(zhǎng)度有助于增大承載結(jié)構(gòu)范圍，但錨桿、索長(zhǎng)度過(guò)大則會(huì)使圍巖承載增加不明顯甚至下降，不利于發(fā)揮錨桿、索的主動(dòng)支護(hù)作用，合理的錨桿長(zhǎng)度為2.4m，錨索長(zhǎng)度為8m。

4、>　　(3)通過(guò)特厚煤層巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究得出：對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后組合梁、承載拱的作用范圍分別增大17.71%和10.27%，承載分別增加64.36%和46.86%，優(yōu)化方案可充分發(fā)揮錨桿、索的主動(dòng)承載作用，顯著提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載。通過(guò)對(duì)特厚煤層拱梁耦合支護(hù)巷道圍巖穩(wěn)定性分析得出：優(yōu)化方案對(duì)圍巖中水平、垂直應(yīng)力集中現(xiàn)象有明顯改善，高幫上下兩巷角剪切應(yīng)力集中程度分別降低10%和15%；巷道圍巖頂?shù)装逡平?、兩幫收斂量相?duì)分別降低了4