红一煤矿半煤岩巷围岩控制技术优化：实验与数值模拟对比

本研究关注的是红一煤矿半煤岩巷道的围岩控制技术优化，特别是在4煤层运回联巷的工程应用中。该区域的巷道设计与施工面临的主要挑战是保持巷道稳定和保障煤矿安全开采。研究者以运回联巷为实际工程背景，通过钻孔探测和数值模拟手段，深入探究了巷道顶板内部裂隙的发育模式，比较了不同巷道断面——矩形和直墙半圆拱形——的围岩塑性区及位移分布特性。 在工程地质方面，4煤层平均深度450~750米，煤层厚度1.7米，倾角17°，巷道掘进方向主要沿着煤层倾向。4煤层上方的车场在变坡点后变为15~17°的斜巷，与4煤1150401工作面回风顺槽相连，这部分称为运回联巷。岩层构成复杂，包括泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩等，具有明显的互层现象。 原支护方案针对上部车场采用了矩形断面巷道，净断面12.00平方米，净宽4000毫米，净高3000毫米。巷道采用准20mm×2400mm左旋螺纹钢锚杆进行支护，顶板和帮部分别布置5根和8根锚杆，锚杆间距均匀。 研究发现，试验段巷道围岩锚固体承载结构相对较弱，直墙半圆拱形断面相较于矩形断面在受力性能上更为优越，能有效减小巷道的塑性区和位移，从而降低巷道变形的风险。这一结论得到了现场实测数据的支持，证实了直墙半圆拱形设计在控制半煤岩巷道围岩稳定性方面的有效性。 本文还提到了FLAC3D这一数值模拟软件的应用，它是一种常用于岩土工程的三维有限差分法软件，用于预测和分析巷道支护下的岩体力学行为。通过FLAC3D模型，研究者能够精细地模拟巷道的应力分布和变形情况，以便进行精确的支护设计优化。 该研究不仅探讨了半煤岩巷道的施工技术，也强调了巷道设计对围岩稳定性和安全开采的重要性，为类似矿井的巷道设计提供了理论支持和技术指导，对于提升煤炭资源的安全高效开采具有实际意义。关键词包括半煤岩巷、支护优化、FLAC3D数值模拟、直墙半圆拱形设计和钻孔探测技术的应用。