基于數值模擬的煤礦井下超大斷面硐室支護優化

司林坡，王曉卿

（1.煤炭科學研究總院 開采研究分院，北京 100013；2.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100013；3.煤炭科學研究總院 煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室，北京 100013）

0 引 言

隨著煤礦開采強度以及機械化水平的提高，煤礦開采設備大型化的趨勢愈發明顯，大型設備必須拆解運輸并在煤礦井下組裝，因此，煤礦井下大斷面硐室越來越多［1－3］。 一些硐室的寬度、高度達到8 ～10 m，斷面面積達到70 ～100 m2［4－6］，個別硐室斷面面積甚至遠超100 m2，稱之為超大斷面硐室。 斷面顯著增大導致硐室圍巖變形破壞嚴重，維護困難，常規錨桿錨索支護不能有效控制圍巖變形，因此，超大斷面硐室支護成為煤礦亟待解決的工程難題。

煤礦井下回采巷道一般采用錨桿、錨索支護［7－10］；巖巷一般采用錨桿錨索配合U 型鋼支架與噴漿聯合支護［11－13］；大斷面硐室通常采用“錨桿錨索＋混凝土砌碹”聯合支護方式，混凝土砌碹多采用現澆鋼筋混凝土［14］。 肖同強等［2］針對斷面面積近100 m2的大采高支架換裝硐室，綜合采用錨桿錨索、噴漿、注漿與鋼筋混凝土砌碹等手段，有效控制了硐室變形。 康紅普等［15］分析了井底車場大斷面硐室群的變形破壞機理，提出了“錨桿錨索＋噴漿＋混凝土砌碹”聯合支護方案，取得了良好的支護效果。劉海生等［16］針對斷面面積超過100 m2的煤礦井下換裝硐室劇烈底鼓難題，采用鋼筋混凝土反底拱＋超長錨索群聯合支護，有效控制了底鼓，保證了硐室穩定性。 大量工程實踐已經證明，對于煤礦井下大斷面硐室，采用“錨桿錨索＋混凝土砌碹”聯合支護方案可以取得良好的支護效果。……