基于岩体安全系数的巷道协同锚固支护方法研究

作     者：李干 陶志刚 孙晓明 朱淳 LI Gan;TAO Zhigang;SUN Xiaoming;ZHU Chun

作者机构：宁波大学土木与环境工程学院岩石力学研究所浙江宁波315000 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 河海大学地球科学与工程学院江苏南京210000 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2023年第42卷第6期

页      面：1395-1404页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0705[理学-地理学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：越崎学者专项资金资助项目(800015Z1207)。 

主　　题：采矿工程 强度折减 安全系数 协调锚固支护 煤矿洞室围岩 

摘      要：为解决煤矿洞室锚固支护参数选取难题,提出基于不同安全系数下围岩塑性区分布特征的支护参数选取方法。通过离散元数值模拟技术,将岩块及结构面中的黏聚力、内摩擦角,按照折减系数进行赋值计算,得到不同安全系数情况下围岩失稳区域范围。根据支护及现场实际要求,分析锚固段位置与安全系数之间的关系,从而实现协同支护,定量获得支护参数。研究结果表明:依据强度折减方法,能够有效识别巷道交叉点等复杂洞室风险区域,并可以得到各部围岩安全系数的分布特征。在支护设计方案中,应该保障短锚杆锚固段在安全系数大于1的区域,顶部及两帮腰部等重要部位的长锚索锚固端设置在安全系数大于2的区域,中隔墙采用双控锚索其加固范围为安全系数小于1.3区域。协同支护加固下,实测交叉洞室围岩最大变形值为2.9 cm,矩形回采巷道变形最大值27.5 cm,数值计算结果与现场实测结果最大误差仅为0.5 cm,均表明该支护设计方法可靠性较强,为煤矿巷道洞室支护参数定量化设计提供科学依据。