坚硬顶板巷道支护参数设计：现场测试与数值分析

"基于现场测试及数值分析的坚硬顶板巷道支护参数设计" 本文针对山西晋煤集团寺河煤矿二号井的工程实际情况，深入探讨了坚硬顶板巷道的支护参数设计方法。首先，通过水压致裂法进行地应力原位测试，得到了该地区的地应力分布情况：水平主应力σ_H为9.29MPa，水平次应力σ_h为5.14MPa，垂直应力σ_v为7.65MPa，并发现σ_H在东南至西北方向上呈现减小的趋势。这一数据对于理解巷道围岩受力状态以及制定合理的支护策略至关重要。 进一步，通过对底板岩石矿物成分的分析，确定巷道直接底板主要为铝质泥岩，其中黏土矿物含量高达36.5%。这种类型的底板在遇到水分时容易膨胀，增加了巷道维护的难度。因此，在设计支护方案时，必须考虑到底板的膨胀特性及其对巷道稳定性的影响。 为了优化支护参数，研究者利用FLAC软件构建了数值模型，通过对比不同支护方案的模拟结果，得出锚杆的合理排距为1.4m。这一数值是在考虑了地应力分布、底板性质以及巷道几何尺寸等多种因素后的最佳选择，能够有效支撑巷道顶板，防止过大的围岩变形。 现场试验验证了数值模拟的准确性，试验结果显示，围岩变形主要表现为底鼓现象，这与底板遇水膨胀的特性相吻合。鉴于此，文章建议对于这类具有膨胀性围岩的巷道，应当采取有效的控水措施，以降低底板膨胀对巷道稳定性的影响。 总结起来，本文的研究不仅依赖于现场测试获取的原始数据，还结合了数值分析工具，提出了适应于坚硬顶板条件下的巷道支护参数设计方法。这种方法不仅关注支护结构的力学性能，还充分考虑了地质环境和地下水的影响，对于类似地质条件下的煤矿巷道支护设计具有重要的指导意义。通过这种方法，可以有效地预防和控制巷道的变形问题，提高矿井的安全性和生产效率。