软岩巷道锚杆-拱架联合支护参数优化研究

杨 博，马海曜，管清升，杨 宁,2，李廷春，李为腾

(1.山东科技大学 山东省土木工程防灾减灾重点试验室，山东 青岛 266590；2.江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116)

随着浅部资源的枯竭，煤炭开采进一步走向深部势在必行[1]。受深部高地应力、软岩及采动等不利条件影响，出现了大量的难支护巷道[2-3]。目前，为满足大量软岩等复杂地质条件的巷道支护要求，锚杆-拱架联合支护手段被广泛使用[4-6]。锚杆将高应力向围岩深部传递，拱架在围岩自承能力的基础上增大巷道整体稳定性，二者协同耦合共同作用有效扩大了承载范围，提高了支护结构的整体性与承载能力。

在联合支护理论及应用研究中，先后形成了锚带-网架喷架、锚喷-弧板、关键部位耦合支护等联合支护方法[7-8]。但由于现场复杂多变、相关理论研究尚不充分，锚杆和拱架的强度匹配原则仍不明确，支护参数因缺少相应的设计依据导致部分煤巷耦合支护尚不能达到预期的效果；即便是锚喷+U36拱架这种高强联合支护结构仍不断有破断失效的案例出现，使巷道施工与生产存在着安全隐患。因此，锚杆-拱架联合支护参数优化研究仍然是目前锚杆-拱架联合支护研究的关键。

在煤巷支护的理论研究中，运用数值模拟软件如FLAC3D可以反映出围岩与支护结构应力、应变和位移等主要特征，是十分重要的研究手段。但目前的锚杆-拱架联合支护数值模拟研究主要集中在锚杆、拱架单独作用下支护参数对围岩的影响上，而对于二者的协同以及组合支护参数对围岩所呈现的变形作用却缺少有力的研究。……