为分析大断面巷道见顶见底掘进支护的最优方案,采用数值模拟的方法开展研究。根据新源煤矿地质条件,建立数值模拟。通过对掘支后的不同间距、排距、角度等因素影响下的应力云图进行分析得到,在垂直方向上应力区域不断增加,但在宽度方向上有效应力区域不随之增加;在锚索中上部的应力逐渐减小,支护效果逐渐减小;两锚索之间中部的围岩压应力逐渐变小,支护作用变小;当预应力不变时锚索长度与支护效果成反比。根据实际生产中的具体情况,选择锚索的长度为5.3 m;模拟得到锚索角度与支护效果成反比,在近水平煤层巷道中,考虑锚索预应力的条件下,顶板锚索最好的布置方式为垂直布置,施工过程中锚索角度应尽量保持在10°以内;当锚杆间距小到一定程度时,锚杆的有效应力去将连成一体,零应力区域消失。而且锚杆密度足够小时,再增加锚杆数量起到的支护作用变化不大。综合考虑锚杆和锚索应力场叠加,并对现场施工和生产环境综合分析,最终选择锚杆间距为1.0 m,锚索间距选择2.0 m;根据数值模拟的结论,设计了巷道合理的支护方案和支护参数。

国家自然科学基金(51274106)；