大断面直墙半圆拱巷道支护设计与优化

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1、5中国矿业第卷大断面直墙半圆拱巷道支护设计与优化单仁亮1，孔祥松1，李斌2，单鹏1，夏宇1(1.中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京100083；2.汾西矿业（集团）有限责任公司，山西介休032000)摘要：新峪矿第二轨道巷围岩较破碎，存在支护难度较大问题。对原支护方案进行了位移场、应力场和塑性区的数值模拟，并分析了巷道围岩变形破坏特征，结果认为影响巷道支护强度的关键因素是三径比和锚杆长度。设计合理的三径比可以增加锚固长度，合理的锚杆长度可以增加锚固深度，能大幅改善巷道支护效果。文章结合

2、理论计算，提出6种优化方案，并采用FLAC3D分别对6种优化方案进行数值模拟计算，结果认为第6种方案最优。将此方案应用于工程实践，现场实测数据证实了新方案能有效控制巷道围岩变形，提高巷道的安全性。研究结果表明：巷道帮部和角部是支护的关键部位，加强其支护强度有利于提高巷道整体稳定性。关键词：大断面巷道；巷道支护；三径比；锚杆长度；数值模拟；优化中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1004-4051Supportingdesignandoptimizationoflargesectionr

3、oadwaywithstraightwallandsemicirclearchSHANRen-liang1，KONGXiang-song1，LIBin2，SHANPeng1，XIAYu1(1.SchoolofMechanics&CivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology（Beijing），Beijing100083，China;2.FenxiMiningIndustryGroupCo.,Ltd.，Jiexiu032000，China

4、)Abstract：Aimingattheproblemofsupportingdifficultiesbecauseofrockcrusherinthesecondroadway,thedisplacementfield,stressfieldandplasticzoneoftheoriginalsupportingplanwassimulated,andthesurroundingrockdeformationandfailurecharacteristicswasanalyzed.Ther

5、esultshowsthatthekeyfactorsaffectingroadwaystrengthisthree-diameterratioandanchorlength.Reasonablethree-diameterratiocanincreasedanchoragelength;reasonableanchorlengthcanincreasedanchoragedepth.Thepaperputforward6optimizationschemescombiningtheoretic

6、alcalculation,andmakenumericalsimulationforthe6optimizationschemesusingFLAC3D.Theresultshowsthatthesixthschemeisthemostoptimal.Basedonaboveresearches,theoptimalsupportingparametersareproposedandappliedinengineeringpracticewithfieldcondition.According

7、tothein-situmonitordata,thenewschemecaneffectivelycontroldeformationofroadwaysurroundingrock,andimprovetheoverallsafety.Theresearchresultsshowthatstrengthenthesupportstrengthofsidewallandcornercanimprovethestabilityofroadwayastheyarethekeysupportpart

8、s.Keywords：largesectionroadway;roadwaysupport;three-diameterratio;anchorlength;numericalsimulation;optimization5中国矿业第卷收稿日期：2013-08-12基金项目：国家自然科学基金委员会与神华集团有限公司联合项目资助（编号：51134025）；中央高校基本科研业务费专项基金项目资助（编号：2010YL09）；中国矿业大学（北京）博士研究生拔尖创新人才培育基金资助作者简介：单仁亮(196