深部巷道非对称变形分区力学模型与预应力锚杆支护策略

深部巷道非对称变形的分区力学模型研究针对深部巷道开挖后围岩的复杂动态行为，这是一个关键问题，特别是在煤炭开采过程中。该研究以结构力学理论为基础，构建了一种创新的分区岩体梁模型，旨在理解和预测巷道围岩在深部开挖时的非对称变形特性。模型区分了不同的力学区域，包括顶板、两帮以及巷道底部，分别考虑了它们在载荷分布和应力响应中的差异。 研究者首先通过数值模拟分析了不同分区岩体梁的变形规律，得到了弯矩方程和挠度方程，这些方程揭示了各部分岩体梁在承受荷载时可能达到的最大弯矩和挠度位置。这些理论计算结果与实际监测数据进行对比，验证了模型的有效性。例如，当巷道宽度由20mm增宽到50mm时，观察到两帮的移近量趋于稳定，而随着4403工作面的回采，顶板和两帮的锚杆锚索承受的压力有所变化，尤其是两帮的锚杆锚索受力增加明显。 研究发现，采用高预应力强力锚杆支护技术能够有效控制迎采动小煤柱巷道群的围岩变形，避免了因刷帮处理带来的额外工作量。巷道的主要变形模式表现为采动后底板的鼓起。垂直应力的急剧增加、煤层的层理裂隙发育以及巷道深处的水平应力增大等因素共同加大了支护的挑战，尤其是在4404工作面附近的向斜构造区域。 针对4404回风巷和泄水巷的特殊地质条件，研究提出了针对性的支护策略，如提高单根锚杆锚索的承载力、预紧力，选择高强度护表构件，以及在两帮增设帮锚索以增强整体系统的刚度，从而实现主动支护，减少围岩的被动响应。 这项研究不仅提供了深入理解深部巷道非对称变形的理论框架，还为实际工程中的巷道设计和支护优化提供了宝贵的依据。通过对巷道群在不同工况下的应力分析，有助于矿井管理者采取有效的预防措施，保障巷道的长期稳定性和安全性。