厚软煤层巷道支护优化研究

王 博

(潞安化工集团 新元煤炭有限责任公司，山西 晋中 045400)

针对巷道的支护问题，学者们进行了大量研究。康红普[1-3]从锚杆受力及现场应用等方面总结了锚杆支护技术在我国的发展现状及存在的问题。左建平[4]从应力分布场角度对巷道支护关键控制技术进行了系统研究。王羽扬[5]、李斌[6]等对软岩巷道的变形破坏机理进行了研究，揭示了软岩巷道的渐进破坏特征，提出了软岩巷道控制过程中必须遵循的几点重要原则。戎宽伟[7]等提出了巷道塑性区应是重点支护对象的观点。郭相平[8]等针对某回风巷出现失稳现象进行了破坏机理分析，并采用全锚索支护方案取得了显著的支护效果。本文以某煤矿煤巷掘进工作面的地质资料为背景，通过正交试验手段，全面评估各支护方案下，围岩塑性区分布面积、顶板移近量、两帮收敛量。

1 工程概况

研究区域埋深650 m，煤层平均厚度7.2 m。该巷道为矩形断面，净宽5.0 m、净高3.3 m。在掘进期间，该巷道经常出现顶板局部垮落、片帮等灾害事故，巷道变形量也较大，局部地段两帮移近量达1.2～1.5 m，严重制约了矿井的安全生产。

原支护方案顶板为每排7根锚杆，锚杆规格为D22 mm×2 400 mm，间排距为800 mm×1 600 mm。锚索每排6根，规格为D21.6 mm×7 500 mm，间排距为800 mm×1 600 mm。帮部支护使用D22 mm×2 400 mm的高强锚杆支护，间排距为800 mm×800 mm，锚索规格为D21.6 mm×4 500 mm。以上所有锚杆预紧力为60 kN，锚索预紧力为300 kN。原支护方案如图1所示。

图1 原支护示意(mm)

2 数值模拟方案设计

巷道支护参数优化设计是一项复杂的系统性工程，目前可以通过专家决策系统、经验类比等多种方式进行，但因缺乏足够的现场针对性，一般都难以达到预期效果。……