预紧力对凉水井煤矿3-1煤矩形巷道围岩稳定性的影响与优化策略

本研究论文主要探讨的是"矩形巷道支护预紧力对围岩稳定性的影响"，针对凉水井煤矿3-1煤破碎顶板这一特定地质条件展开。研究对象是采用锚杆索进行支护的矩形巷道，其顶板岩石结构复杂，存在风化带和发育的次生裂隙，这使得巷道的稳定性成为一个关键问题。 研究人员利用FLAC 3D数值模拟软件，对不同预紧力下的巷道围岩稳定性进行了细致分析。在模型建立过程中，他们考虑了摩尔-库伦准则，并设置了上边界施加0.12MPa的压力，其余边界采用位移边界条件。模型的岩层分布和力学参数如表1所示，这些参数对于准确模拟巷道的真实行为至关重要。 通过模拟，研究人员观察了在不同预紧力水平下巷道围岩的变形和破坏特性，旨在找出最佳的锚杆索预紧力值。该研究关注的支护方案包括：顶锚采用直径18mm、长度2100mm的矩形布置，间距为800mm×800mm，角锚杆倾斜20°；6.5m锚索以1根/平方米的一二菱形布置，间距2.4m×1.6m，每米锚索数量为0.94根，并配合顶部的钢筋网，每米网长5.4m。 本文的核心目标是通过数值模拟优化锚杆索的预紧力设置，以最大化发挥其主动支护作用，同时降低劳动强度，减少材料消耗，缩短施工工期，并最终提高经济效益。这种方法在实际工程中具有重要的应用价值，因为它可以帮助矿井管理者做出更科学、经济的支护决策，确保巷道安全和生产效率。