大断面煤巷围岩控制技术：软弱破碎岩层的挑战与解决方案

"大断面软弱破碎围岩煤巷演化规律与控制技术" 在煤炭开采过程中，随着矿井开采深度的增加以及巷道断面尺寸的扩大，煤巷围岩的松软和破碎程度显著加剧，这使得煤巷顶板冒落的风险增大，对大断面煤巷的支护提出了更高的挑战。为了理解和解决这一问题，科研人员进行了深入的研究。 首先，通过对煤巷围岩松动圈的测试和分析，揭示了大断面软弱破碎围岩煤巷的变形破坏特征。松动圈是围岩在开采扰动下发生破坏的一个关键区域，其大小和形态直接影响煤巷的稳定性。这些测试结果为理解围岩动态响应提供了基础数据。 其次，利用FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions）三维离散元软件，研究人员模拟了不同巷道布置、顶煤厚度、巷道高宽比以及侧压系数等条件下的围岩变形特征、塑性区演化规律和应力分布。这些模拟结果为优化巷道设计和选择合理的支护方案及参数提供了理论支持，确保了在各种工况下的煤巷稳定性。 面对大断面软弱破碎围岩煤巷的变形破坏特点和支护难题，科研团队提出了一种名为“三锚”联合支护技术，即全断面锚网索喷初次支护结合高预应力锚索与锚注二次加固。这种技术方案旨在通过初次支护防止初期围岩的快速失稳，再通过高预应力锚索和锚注二次加固，增强支护结构的长期稳定性和抗压能力。 为了验证“三锚”联合支护技术的有效性，研究人员进行了数值模拟分析、相似材料模型试验，并且还在井下进行了工业性试验。试验结果显示，采用“三锚”联合支护技术可以有效控制大断面软弱破碎围岩煤巷的大变形和底臌现象，从而保持煤巷围岩和支护结构的稳定，保障了作业安全。 该研究对大断面软弱破碎围岩煤巷的演化规律进行了深入探讨，并提出了一套针对性的控制技术和解决方案，对于提高矿井安全水平和延长巷道使用寿命具有重要意义。这些研究成果不仅为矿井设计和施工提供了理论指导，也为未来类似地质条件下的煤炭开采提供了实践参考。