高应力超大断面硐室围岩稳定控制策略：数值模拟与工程实践

本文主要探讨了深部高应力环境下超大断面硐室围岩控制的策略，以红庆河煤矿设备换装硐室为实际工程案例。随着煤炭工业的深入开发，深部矿井面临的主要挑战之一是高应力对大型硐室稳定性的影响。作者利用FLAC3D数值模拟软件对该问题进行了详细研究，该软件是一种强大的岩土工程分析工具，能模拟复杂地质条件下的力学行为。 研究发现，在高应力条件下，超大断面硐室的围岩承受的压力显著增大，这导致塑性区范围扩大，特别是硐室的侧帮和底部区域，相比于顶部，其稳定性更加脆弱。这可能会引发围岩失稳，影响施工安全和效率。因此，关键的控制对策是采用强力的一次全断面支护，即在开挖过程中立即实施全面支撑，以减小应力集中和避免过早破坏。 其中，底板锚索采用了预应力水泥灌浆技术，这种技术能够实现锚索的全长预应力锚固，增强围岩的整体性，防止局部垮塌。实践证明，这种策略有效地保持了硐室的围岩稳定性，实现了较小的变形量，限制在30毫米以内，满足了工程的安全需求。 文章的研究成果对于深部矿井的设计和施工具有重要的指导意义，它强调了在高应力环境下进行精确的应力分析和支护设计的重要性。此外，研究还涉及到其他相关领域的进展，如深部软岩巷道支护技术、瓦斯治理、创新发展战略下的煤炭企业科技发展等，这些都反映出煤炭行业对安全高效开采的持续关注和不断探索。 本文通过实证分析和理论研究，为解决深部高应力超大断面硐室的围岩控制问题提供了一套科学的解决方案，对于保障煤炭行业的安全运营和发展具有显著的价值。同时，它也推动了煤炭工程领域内的技术创新和实践应用，为未来类似工程提供了宝贵的参考。