特厚松软煤层巷道拱梁耦合承载机理与稳定性研究

"本文主要探讨了特厚松软煤层巷道顶板的拱-梁耦合承载作用机理，提出了一种新的支护体系，并通过理论分析、相似材料模拟试验和数值模拟研究方法，深入研究了拱-梁耦合结构在巷道稳定性中的重要作用。文章以金地煤业的回采巷道为例，详细分析了锚索关键参数对拱-梁承载结构稳定性的影响，并建立了稳定性评价体系。研究表明，拱-梁耦合结构能显著提高巷道的围岩强度和稳定性，对于控制围岩破碎变形和防止巷道失稳有显著效果。同时，确定了锚索长度、预紧力和间排距对结构稳定性的影响顺序，为巷道支护参数的优化提供了依据。" 特厚松软煤层巷道的顶板通常存在严重的层理裂隙，导致其内聚力小、强度低，使得巷道的围岩控制和支护结构的稳定性成为技术难题。针对这一问题，研究者提出了拱-梁耦合主动承载结构，通过理论分析和实验验证，揭示了这种结构的形成过程和作用机理。组合梁和承载拱共同作用，形成了一个稳定的承载系统，有效地增强了特厚松软煤层巷道的围岩强度。 在实际应用中，以金地煤业的回采巷道为案例，研究人员运用数值模拟技术研究了锚索的关键参数——长度、预紧力和间排距对拱-梁承载结构稳定性的影响。结果显示，间排距对结构稳定性的影响最大，其次是预紧力，最后是长度。这一发现为优化支护参数提供了指导。 为了量化这些影响，研究建立了一个拱-梁承载结构稳定性评价体系，利用加权平均法评估各参数的贡献程度。根据计算结果，拱的体积、拱心压应力、弧长、梁体积和梁心压应力对结构稳定性的影响依次为30%、30%、20%、10%和10%。锚索的参数贡献率则按照间排距、预紧力、长度的顺序排列。 基于以上研究，对于金地煤业的回采巷道，建议采用特定的支护参数：锚索间排距1m×1.6m，预紧力150kN，锚索长度8m，锚杆间排距0.8m×0.8m。这些参数优化后的拱-梁承载结构能够维持巷道的稳定，满足生产需求。 这项研究对于理解和改善特厚松软煤层巷道的支护设计具有重要的理论和实践意义，为类似条件下的矿井巷道提供了有效的支护策略。通过拱-梁耦合结构的应用，可以更有效地控制巷道变形，防止巷道失稳，保障煤矿安全生产。