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基于数值模拟的煤矿井下超大断面硐室支护优化

Support optimization of ultra-large cross-section chamber in underground coal mine based on numerical simulation

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煤矿井下大断面硐室适合采用"锚杆锚索+混凝土砌碹"联合支护方案,但锚杆锚索与混凝土砌碹在支护中所起的作用尚不明确,具体支护参数也需基于工程经验确定,往往造成支护不足或支护过度.为解决煤矿井下大断面硐室支护难题,以某煤矿井下超大断面液压支架拆解组装硐室为研究对象,基于工程经验提出"锚杆锚索+混凝土砌碹"的初始支护方案,采用数值模拟方法分别针对无支护、锚杆锚索单独支护、混凝土砌碹单独支护、锚杆锚索和混凝土联合支护4种条件进行支护效果分析,基于数值模拟结果提出改进支护方案并进行工程验证.研究结果表明:采用工程经验和数值模拟相结合的方法能够实现煤矿井下超大断面硐室的合理支护,基于工程经验提出初始支护方案,采用数值模拟进行方案参数优化,可避免支护不足或支护过度.锚杆锚索与混凝土砌碹对煤矿井下超大断面硐室均具有良好的支护效果,混凝土砌碹的支护效果要远优于锚杆锚索.锚杆锚索适合作为预支护,减小硐室掘进初期的剧烈变形,混凝土砌碹适合作为永久支护,起主要支护作用.煤矿井下超大断面硐室支护适合采用锚杆锚索和混凝土砌碹联合支护形式,当围岩较破碎时,需要辅以注浆补强,可适当减小锚杆锚索的支护密度,以加快施工速度,并及时进行混凝土砌碹支护.

司林坡、王晓卿

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煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 100013

中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013

煤炭科学研究总院 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京 100013

超大断面硐室 支护 锚杆锚索 混凝土砌碹 数值模拟

国家自然科学基金天地科技开采设计事业部资助项目

51904153KJ-2019-TDKCQN-06

2022

10.13199/j.cnki.cst.2021-0723

煤炭科学技术
煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.095
ISSN：0253-2336
年,卷(期)：2022.50(3)
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