大断面切眼裂隙演化与围岩稳定性分析

"厚煤顶大断面切眼裂隙场演化及围岩稳定性分析" 文章主要探讨了在厚煤顶条件下大断面切眼的围岩控制问题，以山西五家沟煤矿5203切眼作为实际工程背景。通过使用UDEC（Unconstrained Discrete Element Code）数值模拟方法，研究了切眼宽度在6至10米范围内对围岩裂隙场的影响和围岩稳定性。研究表明，随着切眼宽度的增加，裂隙场的分布特点发生了变化。 首先，围岩裂隙场被划分为三个区域：裂隙贯通区、裂隙发育区和微裂隙区，这些区域都呈现出“半椭圆形”特征。顶板裂隙的三个区域深度随切眼宽度的增加而线性增长，形成一个正比例的关系。而两帮裂隙的三个区域则呈现出“台阶式”的增长模式。底板的裂隙贯通区同样以“台阶式”增长，但其余两个区则表现为线性增长。这样的变化趋势加剧了顶板微裂隙区向裂隙发育区，以及裂隙发育区向裂隙贯通区的转化过程。 通过对侧压系数为1.0时不同切眼宽度的等应力轴比分析，可以发现顶板塌落区的高度与巷道高度呈正指数关系，而两帮塌落区的厚度则呈负指数减少。这表明切眼宽度的增加会显著影响围岩的稳定性。 为了解决这一问题，作者提出了采用性能优良的锚杆来限制裂隙的滑移，从而延缓围岩的碎胀变形。此外，他们还建议使用双桁架锚索，将其锚固在无裂隙的肩角区域和顶板深部的预应力叠加区，以封闭顶板中部的裂隙贯通区，提高稳定性。 基于这些发现，他们提出了一种结合高强、高预紧力锚带网和双桁架锚索的联合控制技术。在切眼掘出后的10天内，能够实现自稳，有效控制顶底板和两帮的相对位移。具体表现为：顶底板相对移近125毫米，两帮相对移近94毫米，顶板累计离层仅为3毫米。这项研究不仅深化了对大断面切眼围岩控制理论的理解，也为实践提供了宝贵的参考。 关键词：厚煤顶；大断面切眼；裂隙场演化；围岩稳定性；锚杆；锚索；数值模拟