针对极软岩巷道支护中普通型钢管混凝土支架在核心混凝土尚未有效凝固时就被压坏的问题,进行了早强混凝土的配比实验,结合实验成果研发了早强型钢管混凝土支架,通过理论计算对比分析了早强型和普通型支架的早期支护反力。最后以北皂煤矿二煤顶板巷道为工程背景,设计了基于早强型钢管混凝土支架的复合支护方案,并对支护效果进行数值模拟,最终应用于工程实践。结果表明:早强混凝土坍落度大于220 mm,缓凝3 h以上,1 d抗压强度大于40 MPa,3 d抗压强度大于49.9 MPa,满足泵送要求和早强要求;早强型钢管混凝土支架1,3,7 d的支护反力分别可达普通型支架的1.68,1.4,1.26倍,且后期仍能缓慢增长。数值模拟和工程实践充分证明基于早强型钢管混凝土支架的复合支护能够有效抑制极软岩巷道的早期快速收敛变形,并能维持巷道的长期稳定。

国家自然科学基金项目(51474218；51134025)；