裸顶巷道强帮护顶强角控跨围岩控制技术研究
朱晔1
沈子夜2
1.安徽理工大学 矿业工程学院,安徽 淮南 232001;武汉科技大学 资源与环境工程学院,湖北 武汉 4300812.安徽理工大学 矿业工程学院,安徽 淮南 232001
摘要：为了研究在坚硬致密的K2 灰岩下掘进时裸顶巷道围岩的稳定性,基于弹性理论构建软化地基和弹性地基共同支撑下坚硬裸顶岩梁力学模型,推导出顶板岩梁挠度的解析表达式,研究覆岩载荷作用下坚硬顶板的力学行为;基于巷帮的刚度效应和顶板的跨度效应提出"强帮护顶,强角控跨"围岩控制原理,通过数值模拟和现场监测,系统评估支护设计方案的可靠性.研究结果表明:顶板岩梁随两帮基础的压缩变形而呈现整体弯曲下沉,顶板岩梁下沉量与巷帮基础刚度呈负相关关系,与巷道跨度呈正相关关系;支护构件在围岩内部形成了连续的预应力叠加耦合支护应力场,有效提高了巷帮的基础刚度,实现了强帮护顶;通过锚杆的挤压效应改善了帮角区域煤岩的力学性质,控制了岩梁的等效跨度,实现了强角控跨;刚度效应和跨度效应能够有效控制顶板沉降,巷道表面变形在 30 d后趋于稳定,支护构件未出现失效现象,巷道顶板、底板累计变形量分别为 28 mm、33 mm,两帮最终移近量为 45 mm,围岩未出现不可控变形,实现了坚硬顶板条件下裸顶巷道的安全有效使用;顶板局部出现独立微裂隙,未相互贯通形成裂隙带,顶板未出现离层现象,设计支护方案能与围岩形成良好的耦合状态,使顶帮底形成统一的承载结构,较好地保证了巷道围岩处于稳定状态.
关键词：围岩控制坚硬顶板裸顶巷道强帮护顶强角控跨巷道支护设计顶板沉降
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52204122)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-10-28（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 23-33 )
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