钢管混凝土支架作用下南关矿煤巷变形破坏规律

作     者：孔祥松 单仁亮 肖禹航 鲍甜甜 原鸿鹄 Kong Xiangsong;Shan Renliang;Xiao Yuhang;Bao Tiantian;Yuan Honghu

作者机构：中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 

出 版 物：《矿业科学学报》 (Journal of Mining Science and Technology)

年 卷 期：2020年第5卷第2期

页      面：160-168页

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(51474218) 中国矿业大学(北京)越崎杰出学者奖励计划 中央高校基本科研业务费专项资金(2015QL02) 

主　　题：钢管混凝土支架 煤巷 围岩变形 帮部 模型实验 

摘      要：以汾西矿区南关矿煤巷为原型,依托嵌套式相似模拟实验系统建立物理相似模型,研究煤巷在钢管混凝土支架支护下围岩应力、位移分布规律和变形破坏特征。应用FLAC3D 5.0建立钢管混凝土支架巷道模型,分别模拟埋深100~1000 m的情况,分析煤巷变形破坏规律及支架受力特点。研究结果表明:钢管混凝土支架能提高巷道的径向支撑压力,加载初期保持了巷道稳定,但随着荷载加大两帮收敛量大于顶底板移近量,帮部先出现裂隙并向顶底板发展,随后帮部和顶板相继失稳,可见帮部是支护的薄弱环节。在钢管混凝土支架作用下,巷道表面应力呈锯齿状分布,说明支架对围岩存在有效支护范围,支架之间是支护的薄弱部位;支架套管的轴力和弯矩均较大,容易发生破坏,导致支架的承载力丧失。可见,控制煤巷帮部和支架套管的变形破坏,提高其强度,是保证南关矿煤巷钢管混凝土支架支护稳定性的关键。