厚煤顶大断面煤巷的关键支护策略：UDEC模拟与锚杆索应用

在厚煤顶大断面的煤巷中，特别是在像山西磁窑沟煤矿10106运输巷这样特定的地质条件下，巷道宽度对围岩稳定性具有显著影响。该巷道断面尺寸为5.5m×3.5m，深度250m，煤层厚度平均11.0m，其物理特性表现为硬度系数f=1，强玻璃光泽，且性脆且裂隙发育。直接顶和直接底分别由砂质泥岩构成，老顶则由中粗砂岩覆盖。 通过UDEC（通用岩土动力学软件）进行数值模拟，研究发现巷宽的变化会导致围岩塑性区呈现出独特的分布特征：顶板塑性区呈现“拱形”，而两帮则是“三角形”。塑性区深度方面，顶板的塑性区最深，然后是两帮，最浅的是底板。随着巷宽增加，塑性区的深度变化迅速，两帮的塑性区深度增长快于顶板，而底板相对稳定。 此外，围岩表面的变形也显示出明显的差异，顶板的变形最为显著，接着是两帮，而底板变形最小。这些变形量的增加同样遵循顶板>两帮>底板的顺序。这一研究结果表明，两帮上部是围岩稳定性控制的第一关键部位，而顶板则是第二关键部位。两帮与顶板处的锚杆索空间应力骨架结构相互作用，共同维护巷道的稳定性。 因此，针对这种特殊的地质条件，提出了采用高强高预紧力锚杆索支护技术。这种技术旨在增强围岩的支撑能力，减少塑性区的形成，并通过优化空间应力分布，确保煤巷的安全运行。这一支护策略对于防止巷道顶板垮塌、防止煤炭开采过程中可能发生的事故至关重要。 厚煤顶大断面煤巷的关键部位控制和围岩稳定性管理不仅涉及到精确的地质分析，还需要借助先进的数值模拟工具和针对性的支护措施，以保障矿井开采过程中的高效与安全。