大断面矩形巷道尺寸对围岩稳定性的影响与优化策略

本研究聚焦于大断面矩形巷道的尺寸效应，针对山西寺河矿5米×3.8米的大断面巷道为例，通过理论分析、实地测试和数值模拟相结合的方式，深入探究巷道断面尺寸对巷道围岩稳定性的影响。研究发现： 1. 巷道初期开掘时，深部基点位移显著，尤其是窄煤柱帮和顶板，表明原有支护措施在此阶段对围岩稳定至关重要。随着巷道发展，30天后基点位移趋于平稳，此时支护作用更为关键。 2. 深部变形特征显示，巷道表面位移相对较小，但深部围岩位移增加，说明深部塑性区承受较大压力。窄煤柱帮中点位移较小，表明该区域塑性变形有限，但受力较大，需特别关注维护。 3. 长期监测巷道围岩深部位移是保障安全的重要手段，通过获取实时数据，可以及时调整支护策略，确保巷道稳定性。 4. 结论部分强调了巷道设计的重要性，建议根据实际使用需求适当调整巷道宽度，并在变形允许范围内提前设置工字钢棚架加强支护。同时，巷道窄煤柱帮和顶板的变形问题尤为突出，这提示后续支护参数需要进一步优化，以确保巷道的长期稳定。 引用的研究文献涵盖了窄煤柱沿空掘巷的锚杆支护技术、矿压监测的应用、深部巷道围岩位移规律分析、深部软弱煤岩的力学特性研究以及围岩深部位移测量方法等多个方面，为深入理解巷道尺寸效应提供了丰富的理论依据和实践经验。通过对这些研究成果的综合运用，本文为大断面矩形巷道的设计和支护优化提供了科学指导。