深部煤炭资源是未来我国能源安全的重要保证，但受深部“三高一复杂”地质力学环境影响，深部井巷工程岩体大变形失稳问题日渐突出。为解决该问题，以支护-围岩相互作用为突破点，研发了具有高强度、高恒阻、大变形力学特性的系列NPR锚杆/索，构建了NPR锚杆的本构方程，并开展室内和现场综合力学试验，验证了NPR锚杆/索的独特力学特性；分析了NPR支护-围岩相互作用关系，推导了NPR支护岩体本构关系，阐明了采用NPR耦合支护后的开挖补偿力学效应，揭示了高预应力NPR耦合支护机理；结合大强煤矿实际工况，提出了深部泵房吸水井以NPR锚杆/索为核心的集约化硐室群NPR支护技术。数值分析和现场监测数据显示：高预应力NPR耦合支护技术可显著提高支护-围岩的承载特性，有效减小井巷工程岩体塑性区的分布及发展范围；支护后支护-围岩应力场趋于均匀化，围岩整体变形量减小68%以上，确保了深部井巷工程岩体的长期稳定。研究成果可为类似条件下的深部井巷工程稳定性控制提供借鉴。

国家自然科学基金(51904306)；国家重点研发计划(2016YFC0600901)；中央高校基本科研业务费专项资金(2021XJLJ02)；

1 深部井巷工程岩体破坏特征
(1) 高且复杂的应力场。
(2) 围岩完整性差、强度低、流变特征显著。
(3) 支护承载体系的不适性。
2 深部井巷工程支护新材料
2.1 1G NPR 锚杆/索
2.1.1 恒阻力确定及其本构方程
2.1.2 超长力学性能
2.2 2G NPR材料
2.3 NPR支护材料的优越性
2.3.1 性能指标
2.3.2 预应力施加
3 高预应力NPR耦合支护技术
3.1 技术原理
3.2 高预应力NPR耦合支护设计方法
4 深部泵房吸水井集约化硐室群高预应力NPR耦合支护技术
4.1 技术原理
4.2 控制效果分析
4.2.1 计算模型
4.2.2 不同布局设计围岩变形对比
4.2.3 不同支护形式下控制效果分析
(1)位移场对比分析。
(2)塑性区对比。
5 工程应用
5.1 深部泵房吸水井集约化硐室群高预应力NPR耦合支护设计
5.1.1 1G NPR锚网索+喷射混凝土初次支护
5.1.2 立体桁架+喷射混凝土二次支护
5.2 应用效果
6 结 论

孙晓明,张勇,何满潮,杨金坤.深部井巷工程高预应力NPR耦合支护技术[J].矿业科学学报,2023,8(01):50-65.DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2023.01.005.