基于锚杆锚索支护条件下围岩稳定性分析

王二喜

（山西楼俊集团赵家庄煤矿，山西 柳林 033300）

煤矿巷道开挖后，围岩应力重新分布，锚杆与围岩的耦合作用可以有效提高软弱、破碎岩层的承载能力，因此锚杆支护广泛应用于矿井巷道的支护［1］。在实际工程中，施工工艺、地质条件及巷道断面等参数的不同导致支护参数有差异［2-3］。矿山巷道不同于地下工程中的隧道及地铁工程，巷道断面主要有圆形、拱形、矩形、梯形等，不同断面形状的巷道受力特征差异较大。对于矩形巷道而言，大部分学者通过数值模拟方法求解塑性破坏范围，这与实际工程有差异；对于矩形巷道围岩稳定性的问题，应当将顶板控制和两帮维护视为一个有机整体，以整体性的锚固结构评价围岩受力变形特征更切合工程实际。为此，本文拟从理论计算、数值模拟及工程应用等方面出发，初步探讨矩形巷道锚杆锚索支护技术。

1 工作面概况

赵家庄煤矿1001 工作面运输巷顶底板整体上呈现西高东低的趋势，工作面地表为工业园区，其余为平缓的沙丘地带。工作面北以1001 回风巷为界，南侧为1001 运输巷，东侧为采空区，西侧为1002 设计工作面。工作面煤层以亮煤为主，煤层平均厚度为3.1 m，中部含有0.3 m 夹矸，无明显断层，赋存稳定。

2 支护模型分析

为了分析锚杆锚索支护的力学特性，建立力学模型简图见图1。图中q、e分别为上覆岩层、两帮围岩对巷道的作用力；X1、X2、X3分别为截面所受剪力、弯矩和轴力，锚杆锚索提供的支撑力为Fm，其中，力单位为kN，弯矩单位为kN·m。……