最大水平应力下的巷道稳定性提升与支护策略优化

本研究聚焦于"最大水平应力对巷道稳定性影响"这一核心主题，深入探讨了水平应力作为巷道围岩稳定性关键因素的作用。研究特别关注了最大水平主应力与巷道掘进方向之间的夹角，针对三种特殊情境进行了巷道围岩的数值模拟分析。当巷道沿着最大水平主应力较为不利的方向掘进时，可能会引发较大的变形和破坏风险。 在锚杆锚索联合支护优化后的模拟中，结果显示这种支护方式显著提升了巷道的稳定性。图3显示，尽管优化后的巷道顶部两帮移动较大，但与优化前相比，位移量得到了控制，仅有45mm，保持在合理的范围内。通过增加锚杆直径和数量，增强了锚固体的抗剪切和抗压性能，使得锚杆间的应力分布更为均匀，从而形成了有效的成拱作用，将顶、底板的总移近量减小至27mm，成功地抑制了巷道变形。 现场监测结果显示，采用横纵交错的监测点在回采巷道中实施联合支护后，巷道的位移量在初期较大，但在锚杆锚索的支撑下，随着时间的推移，巷道变形逐渐趋于稳定。最终，巷道顶板的最大位移量为32mm，两帮的最大位移量为53mm，有效地解决了冒顶和片帮问题，锚杆锚索也未出现断裂，表明该方案对于厚煤层回采巷道的支护具有良好的适应性。 研究结论强调了实地勘查和锚杆锚索联合支护的策略调整的重要性，通过重新设定支护参数和布置方式，加强了巷道的塑性区控制和整体稳定性。数值模拟和现场实测数据均证实，优化后的支护方案成功地满足了矿井的安全生产需求，提高了巷道的稳定性，并对类似地质条件下的巷道支护设计提供了有价值的参考。 本文引用了多篇相关研究，如廖向阳等人的工作，探讨了厚煤层矩形巷道的应力分布及其对策，张超关于锚固长度对支护稳定性的影响，以及鞠文君等人关于煤矿巷道支护难题与对策的研究，这些都为本研究提供了丰富的理论基础和技术支持。张锁等人关于特厚煤层巷道锚杆锚索预紧力的研究，进一步补充了复杂地质条件下支护结构稳定性的考虑。 该研究通过理论模拟与实际应用相结合，为煤矿巷道的设计与支护策略提供了科学依据，有助于提升巷道的安全性和经济效益。