近日，针对山西某矿孤岛工作面高偏应力巷道围岩的拉剪破裂特征及其优化支护方案，一项由国内顶尖科研团队开展的研究取得了重大突破。该研究通过理论分析、数值模拟和相似模拟相结合的方法，深入分析了高偏应力条件下巷道围岩的拉剪破裂分布特征及演化规律，为巷道支护设计提供了科学依据。
图 1 2202 工作面概况及岩层柱状
图 17 巷道围岩全长分区支护方法
研究团队以山西某矿孤岛工作面为背景，系统研究了不同侧压系数下巷道围岩的破裂特征。当侧压系数λ为0.60时，巷道围岩两帮呈现出典型的“楔形”破坏特征，顶底则出现明显卸荷，并在巷道围岩四角点处产生应力集中。随着侧压系数逐渐减小至0.24，巷道围岩在剪切应力的作用下，以两帮破坏为基础，“蝶叶”逐渐发育并最终形成蝶形破裂。这一发现不仅揭示了高偏应力条件下巷道围岩的破裂机制，也为后续支护设计提供了重要参考。
研究还发现，开挖破坏区围岩的浅部存在拉剪混合破裂区域，其中张拉破裂占据主导地位；而围岩深部则主要表现为剪切破裂。研究团队将围岩破裂演化过程划分为三个阶段：环自由面的自身破坏阶段、“蝶叶”孕育扩展阶段和“蝶叶”扩展稳定阶段。这一划分不仅有助于深入理解巷道围岩的破裂过程，也为支护措施的制定提供了理论依据。
基于以上研究成果，研究团队提出了掘进巷道全长分区支护方法。该方法定义了基于巷道全长分区的应力阈值，根据不同区域的应力特征，采取差异化的支护措施。这一创新性的支护方法不仅能够有效控制巷道围岩的破裂发展，还能提高支护效率，降低支护成本。
该研究成果不仅具有重要的理论价值，还具有广泛的应用前景。它不仅可以为山西某矿孤岛工作面的巷道支护设计提供科学依据，还可以为其他类似条件下的巷道支护提供借鉴和参考。相信在科研团队的持续努力下，我们将能够揭示更多巷道围岩破裂的奥秘，为煤矿安全生产和可持续发展贡献更多智慧和力量。
论文信息：高永格教授 | 高偏应力煤巷围岩拉剪破裂特征及分区控制方法研究
