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厚煤层采用大采高综采时,由于设备庞大,要求切眼与回采巷道的断面较大,且多布置在煤层中,深入研究大断面巷道支护的关键技术,并将其进行推广应用,具有重大的理论意义和工程实践价值。
本文以枣泉煤矿12205皮带巷为主要研究对象,通过现场地质调查,辅助实验室力学试验,结合大范围冒落带现场破坏情况和矿压观测,分析了地下巷道围岩稳定性的影响因素和大断面巷道支护困难的原因,研究了巷道围岩控制机理。根据锚杆支护机理,采用工程类比法,明确巷道支护形式应为锚梁网索,并提出锚梁网索支护形式下上覆岩层存在”小结构”和“大结构”。锚梁网将岩层锚固成组合梁形成“小结构”,通过锚索的补强支护同上覆岩层联系在一起,形成“大结构”,在此基础上建立了“二次超静定梁”模型,认为根据链杆的支撑反力即可确定锚索设计值。同时分析了锚杆对“小结构”的强化作用,指出在耦合支护中,锚杆起着主导承载作用,锚索仅起着补强支护作用。最后对原支护方案锚固失效机理进行了研究,有针对性地提出联合支护方案,对工程实践具有一定的参考意义。