深部大倾角煤岩层巷道断面形状与耦合支护

摘要

针对大倾角煤岩层巷道围岩局部应力集中导致普通断面形状和支护方案难以控制围岩稳定的问题,本文以新汶矿区某矿6196疏水巷为工程背景,通过理论分析、数值模拟、工程实践等方法研究深部大倾角煤岩层巷道围岩应力分布特征和层间剪切滑移变形机制;综合考虑半圆拱形断面承载能力强、应力集中程度低和斜顶梯形两帮受力合理的优点,设计偏心圆弧拱形断面,提出非对称耦合支护方案,并通过工程实践验证其有效性.研究结果表明:大倾角煤岩层巷道上覆岩层的重力作用使巷道帮角部位发生剪切滑移变形,在巷道2个对角处产生应力集中而在另外2个对角处产生应力释放;大倾角煤岩层巷道左侧顶底板位移整体大于右侧顶底板位移,右帮水平位移整体大于左帮水平位移;基于偏心圆弧拱形断面和非对称耦合支护方案进行围岩控制,顶帮锚杆载荷逐渐趋于稳定,巷道顶底板和两帮的平均变形量分别为134 mm和112 mm,说明围岩变形均在允许范围,深部大倾角煤岩层巷道变形得到了有效控制.