煤巷强帮支护理论与应用

摘要：

在分析煤巷帮部破坏机制和加固机制的基础上，通过建立煤巷力学模型、分析支护力与莫尔圆的关系、研究帮部极限平衡区宽度及巷道耗能机制，提出强帮护顶概念设计，从理论方面对煤巷强帮支护理论进行论证。应用 FLAC3D 软件对煤巷进行模拟，详细分析巷道开挖引起的围岩力学响应情况，阐明帮锚杆对帮部强度的影响，从数值模拟角度对煤巷强帮支护理论进行论证。最后，煤巷强帮支护理论被成功应用于马兰、官地等矿山煤巷支护设计，在实践中取得良好效果。研究结果表明：(1)提高煤巷帮部支护强度，一方面可提高帮部对顶板的承载力，另一方面会减小帮部极限平衡区宽度和顶板广义跨度。(2)提高煤巷帮部结构体与顶板结构体的强度比值和刚度比值，有利于减少帮部结构体塑性铰的数量，使巷道结构体形成合理耗能机制，提高整体稳定性。(3)针对帮部比顶板岩体强度低的巷道，采用强帮护顶概念设计形成强帮护顶良性作用机制与合理耗能机制，以保证巷道的安全性。(4)增加煤巷帮锚杆直径、长度或增大帮锚杆布置密度，可达到有效控制围岩变形、减少极限平衡区的效果。(5)数值模拟与现场应用均表明，提高煤巷帮部的强度可以提高巷道的整体稳定性，煤巷强帮支护理论在工程实践中具有良好的适用性。

关键词：采矿工程、煤巷、强帮支护、支护理论、稳定性、数值模拟、锚杆支护

分类号：TD32(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金委员会与神华集团有限公司联合资助项目51134025；中央高校基本科研业务费专项基金资助项目2010YL09；中国矿业大学北京博士研究生拔尖创新人才培育基金

在线出版日期：2013-07-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1304-1314