深部巷道底臌治理：直墙半圆拱U型钢支架力学模型与应用

"直墙半圆拱U型钢封闭支架控底力学模型及应用" 这篇研究主要探讨了深部巷道底臌（即巷道底部变形膨胀）问题的解决方案，通过建立直墙半圆拱整体支架的力学模型。该模型考虑了巷道在高应力条件下的稳定性，特别关注了反拱（即巷道顶部向内凹陷的形状）对底臌控制的影响。研究人员采用极限载荷法来计算支架的承载能力和反拱临界失稳载荷，这是评估支架稳定性的关键。 文章中提出一个新概念，即反拱控底影响因子ζ，它是反拱拱高与半径的比例。通过理论分析和计算，研究者发现当ζ在0到0.7的范围内，不同巷道宽度的反拱支架有不同的受力特征和稳定性。具体来说，对于净宽为5米的巷道，最理想的反拱矢跨比（反拱高度与跨度的比例）应在0.2到0.3之间，而反拱控底影响因子ζ和反拱半径的最佳值分别为0.2和4米。 在实际工程应用中，这一理论在淮南矿业集团丁集矿西11-2开拓巷道的50米试验段得到了验证。经过2年的观察，使用这种支架的巷道底臌程度小于50毫米，显著优于传统方法，而且无需进行频繁的卧底返修工作，显示出该支架设计的有效性和实用性。 这项研究对于深井巷道的支护设计和底臌控制提供了新的理论依据和技术手段，不仅优化了支架结构，还提高了巷道的安全性和经济性。其成果对于同类问题的解决具有广泛的指导意义，尤其是在高应力、复杂地质条件下的矿井巷道建设中。同时，该研究也强调了理论研究与工程实践相结合的重要性，为未来相关领域的研究提供了新的思路和方法。