煤炭工程 ›› 2026, Vol. 58 ›› Issue (3): 94-103.doi: 10.11799/ce202603012
厚煤层软岩临空巷道围岩塑性区演化规律及控制技术
丁自伟,冯 磊,张会宾,马 瑞,贾金兑,巩欣伟
1. 西安科技大学 能源学院,陕西 西安 710054
2. 陕西旬邑县旬东煤业有限责任公司,陕西 咸阳 711300
摘要:
巷道围岩塑性区宽度是巷道支护参数设计的重要依据。为揭示巷道围岩变形破坏特征,采用理论分析、数值模拟与现场工业试验相结合的方法,系统研究了不同侧压系数和围岩岩性下巷道塑性区演化规律。结果表明:①随着侧压系数减小,塑性区形态依次从“圆形”向“类椭圆”“类蝶形”演化,最终发展为“蝶形”,不规则程度逐步增强;当侧压系数为0.8时,顶底板与两帮塑性区的分布形态及宽度趋于相近;在侧压系数0.2~1.0范围内,顶底板最大塑性区宽度依次为2.6、0.2、0.5、3.8和2.8m,最大变化率达95%,两帮最大塑性区宽度依次为7.3、4.6、5.8、5.8和2.8m,最大变化率为62%,顶底板塑性区变化幅度明显大于两帮。②围岩岩性主要影响塑性区发育范围,对塑性区形态无明显作用;围岩岩性越优、整体强度越高,塑性区发育范围越小,细粒砂岩中塑性区宽度显著小于煤层;所有岩性条件下,巷道塑性区破坏均以剪切破坏为主,且两帮变形量大于顶底板变形量;不同岩性下,顶底板塑性区宽度最大变化率为65%,两帮为68%,二者变化幅度基本一致。③依据塑性区发育规律,对巷道采用高预紧力锚杆(索)支护,并通过增大杆体直径、延长杆体长度提升支护体系强度与延伸率。现场试验表明:优化支护方案可有效控制围岩离层与破坏变形,围岩变形量控制在300mm以内,巷道围岩稳定性显著提升。
中图分类号: