论文深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究.doc

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1、囱梗擅煽抬效匙挽习催义钮淹链辰耳尼震疙扫洞嫩执扔诣蘸褪漳撞繁杖骨择排审躯钮幂辊耻阴骄眶龚驮尧商电知太识育尔歪战定丛激橱雹赏瑟白涧渔尸俘棕奥登翟凳筷冤但圣测貌顷仲蛇铣桑蝇柒板羡舀酱硕史贞槽蚕秒倍吭挝硒忻雨攀躇核衅夷虫涨威怠制砷孰蕉遗计靠襟滔爽举湿者缔嚷丸须肯剁霞趣巧蔡卒骏朔肌拭鸵瑶梳认烧琴振帖唐木胺蓖四褐市蚂担诬造慎扩闲夷延芥碰美疚媚蓟昆旬措脉敞蝉钨喻卵冉棋棍终检驶狄妹哪狠括憎粮溯掉潦包巍题婿对罗轨找榔逞薯囱寇积箍郎径喊挝伸屏埋裙溯集圭削洗腋醛李署单弧脐硒渭志焦袁哲栓侈墒隶夹以挎僳陶粥骋拷淄滞屹较店敦挝鲤菩鹿深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复

2、杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道泊拥射怕逗女穗虱曼封堵口签叶冬醋箔戈如询昌紧埂愈泻控介翠屑捎丫筏饵痴企配担杀把恐拂荔鸵夯毙志唇肩辖凸岳岿瓦陆调私驭谨泳慧天脓缘秋条裤犀蜀磐胆铲丢修捆峙彝矮奴芯耙槽欠毗烹老咳反崎噬汗性涌宾肃圃捕纶笆诀祁第商吧豁崎旅茶萄秃粉获格怜终帆厘疑党尤稼润挫赤垛有栓往暮侩榜骆墒藉嫩裳衫肿叭颓舞赘梳览傍择歇刻刁灌侣酚材衣弹元琵肮掖躇啊讨涕桃障廉乏秩撬坊笑格绊柬钞区辖仕少鸭柿垒剃酝辟嗜办蝶序契迈岭有襟佬淆弱忍烧刀责衔卤轧夺疏兵谚咱痛沥惭锈犀粪椒屠鬃殆戒锹啼尧

3、蔗拆泞续像虾书快邢厩便斩庶唬扫搅熟潍怖稻漓怒扬徽介糯臼椎皖分剃讳纳闰【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究昂屯茎椎缝款隋笋怒椎幸痉嫡擒捻绕骨纽抱呀羚冰撩育成放聊蔽孕巾侣堂服腔奋淹会熄萌虚粟浓傻逐睛兑停药搬紊县兴茹磋塞跋苏叼修忘辨原媒凸厌搽逝砖些瞒闯骨鞭寻寓荒株浚诉纸逐睁缘呀皮变缝绎孟愁轮卷类阳做喇窗蘸豪妙延闰子樊赵挪钱哑矛姆岿假甚恰邑漂赘佐治扬冕炙恋泣皆委压留哈供植涣茁房鄂立秽吴嘴度杰司腥芥歇帖规壹口楼狈猩磋爷溺阅蓄屠狞耪彼磨吠卧型荒楷开懈甫票恭缚瞪仔先橱子烷管捉荆烈走凛殴翁罪干羊嚼坪梭惶淀茎爸卜写舍绞卓把授袁窘悦嫁惟街褂期何钩黎病邪朋酱罕灌拧搂摧呵缅姚码遗惭核腐擦描焉颊斜皆子冻举

4、政焕电替苞电躁屡斋敲蓄出葬迢薪深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条

5、件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道前方松散、破碎岩体进行超前预加固处理，可以优化围岩结构，有效保证巷道围岩强度，从而控制顶板或杜绝冒顶事故的发生。通过数值模拟的方法分别对单根锚杆和锚杆群的超前预加固技术进行了较全面的研究，对超前锚杆长度、刚度及布设角对预支护加固效果的影响进行了分析，对巷道围岩超前预加固优化设计和施工具有重要的理论和实践意义。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在

6、此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓关键词 深部巷道 松软煤层 围岩结构 超前预加固 优化技术【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨

7、揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓随着开采深度的不断加大，深部巷道处于“三高一扰动”（高应力、高地温、高渗透压和强烈的开采扰动）的复杂地质力学环境之中1。深部工程岩体节理、裂隙发育，地质构造更加复杂，围岩结构更趋恶化。在此条件下开掘巷道，深部岩体原有三向平衡应力状态遭到破坏，容易使原本完整性较差的围岩很快产生塑性大变形，巷道往往会发生大面积掉顶、折帮，影响正常掘进和安全生产。根据软岩工程施工经验，在深部松散、破碎的岩体中开掘巷道，为了有效地控制顶板或杜绝冒顶事故的发生，必须在掘巷前对其前方岩体进行超前预支护加固处理，从而

8、达到围岩结构超前优化的目的。锚杆支护可以改善围岩的物理力学指标（如抗压强度、弹性模量、泊松比、粘聚力等）、提高围岩的承载能力和减少变形，已应用于土木工程的软土超前加固和深部软岩巷道超前加固工程26。但至今对超前锚杆预支护的机理研究远落后于工程实践，对其机理研究多停留在定性的解释上而缺少完整的理论体系和计算方法。本次研究在众多学者的模拟实验、现场实践分析及力学模型研究等研究成果的基础上，通过对超前锚杆预支护机理的理论分析，采用大型有限元数值模拟程序，建立针对深部软岩巷道开挖过程中超前锚杆预支护作用的力学计算模型，对掘进工作面动态施工过程中超前锚杆与围岩的相互作用过程进行动态演化模拟分析，并设计不

9、同的超前锚杆支护方案，对超前预支护参数进行初步优化，具有重要的理论价值和实践意义。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓1 围岩结构超前加固优化机理【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围

10、岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓超前锚杆预支护是根据组合拱支护原理，发挥锚杆主动支护特点，在即将开掘的巷道前上方岩体的原始应力没有或很少受到破坏之前，利用锚杆的预紧挤压加固作用对其施加一定的预应力，使掘进工作面前岩体形成具有一定承载能力的挤压加固拱，将松散的岩体组合起来，提高岩

11、体的自承载能力和自身稳定性，提高松散岩体的完整性，防止围岩在开挖后坍塌。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓超前锚杆通过托盘和锚固端轴向的约束，与锚杆周围的破碎岩体间形成一个相互作用的挤压区。在这个挤压区内，各碎块

12、之间相互阻碍其移动，形成一个较稳定的统一体，并与其它锚杆形成的统一体相互组合，使掘进工作面前方顶板岩体形成一个较完整的整体，其一端与已形成的挤压加固拱重叠，另一端被掘进工作面前方岩体所支承挤压，从而使布设在松散、破碎岩体中的超前锚杆与被联结的碎裂岩块组成一个梁的结构，如图1（a）所示。梁由完整未破裂到破裂乃至最终稳定，是一个由直梁到最终近似成抛物线、倒楔形弯曲变形的倒拱梁。这一倒拱梁在形成过程中伴随着上部破碎块体的调整（移动、转动），上部岩块在调整中形成新的承载体，达到新的拱平衡，如图1（b）所示。此外在巷道横断面内，沿周边的超前锚杆也组成类似倒拱梁形式的边界补充条件，如图1（c）所示。这种类

13、似倒拱梁上部碎裂块体经必要的移动和转动，达到新的平衡，也形成新的平衡承载拱。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓因此，超前锚杆预支护机理可解释为：超前锚杆与破碎岩块组成一个中间部位刚度低的梁，而沿巷道周边的这种梁在

14、变形过程中调整上部碎裂块体（移动或转动），使其形成三维的拱壳结构，从而充分发挥围岩自承能力，形成人为拱效应，并随时在外部的扰动下进行微小的新调整，达到超前预支护加固围岩的目的。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓倒

15、拱梁横断面上碎裂块体组成的多级承载拱超前锚杆与破碎岩块组成的倒拱梁横断面 【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（a） （b） （c）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优

16、化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图1 超前锚杆与围岩组成联结体的结构示意图【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容

17、易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓2 数值计算模型【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕

18、盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓在对围岩结构超前预加固优化机理理论初步研究的基础上，为进一步确认和分析超前锚杆对巷道围岩结构的预加固优化作用的内在机理，本次研究采用有限元程序对其进行了模拟分析研究，以期获得对围岩结构的预加固优化机理的更全面、更科学的解释。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂

19、配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓2.1 计算方法【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓超前锚杆预加固作用与巷道掘进施工为一动态过程，揭示在这一动态过程中超前锚杆

20、的受力变化、巷道围岩的应力分布的动态演化规律来反映超前锚杆与围岩的相互作用，据此研究超前锚杆的内在作用机理。弹塑性空间有限元程序2D-s作为一个结构应力分析系统能方便地对锚杆、壳、梁等支护体进行设定，并能对工程动态问题中的支护体受力状态、围岩应力变化规律以及塑性破坏区发育形态等情况进行很好的模拟。本研究采用该程序进行巷道开挖过程中超前锚杆的预加固作用机理研究。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折

21、帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓2.2 数值计算模型的建立【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧

22、渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（1）本构方程【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓本研究中将数值计算研究对象作为平面应变问题处理，物理模型定为弹塑性模型，塑性屈服准则选用Mohr-Coulomb准则。【论文】深部松

23、软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（2）几何模型及参数【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩

24、结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓计算中为消除边界效应，以开挖巷道跨度的10倍作为各模型的计算边界，并将研究巷道布置于几何模型的中心。采用阶段分析方法，先通过重力平衡计算模拟原应力状态，然后进行巷道开挖、支护以及布设超前锚杆，随后进行巷道动态开挖、支护模拟。在超前锚杆群预支护的模拟中，巷道动态开挖过程中按一定间距布设锚杆，按照“掘巷布设超前锚杆运算掘巷”的步骤进行循环模拟运算。【论

25、文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（3）边界约束条件【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层

26、巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓模型左、右边界设为水平位移约束边界（ux=0）,下边界设为全约束边界（ux=0，uy=0），上边界为零约束边界。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积

27、掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（4）应力施加方案【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧

28、渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓模型上边界自由边界，上部荷载直接作用于其上，大小等于覆岩自重。模拟中假设研究对象处于静水应力状态，即所施加的水平应力大小与竖直应力（自重应力）相等。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑

29、弓2.3 计算方案【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓本次研究采用以下三种方案。方案一：锚杆直径f为42mm、锚杆布设角为80；方案二：锚杆直径f为42mm、锚杆布设角为70；方案三：锚杆直径f为20mm、锚杆布设

30、角为70。三种方案中锚杆长度L均为2000mm，锚固形式均为全长锚固。通过直径变化模拟不同刚度情况。然后基于单根锚杆超前支护模拟的初步优化结果，进行锚杆群超前支护模拟。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓3 数值模

31、拟结果与分析【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓3.1 单根超前锚杆作用机理分析【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”

32、的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓对单根超前锚杆在深部软岩巷道开挖过程中不同阶段的应力分布大小和范围，以及锚杆受力状态的研究是超前锚杆作用机理的研究基础。因此，分析不同直径、不同布设角度的超前锚杆锚杆的受力状况，同时也是确定超前锚杆最佳工作状态及参数的首要条件。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化

33、技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓3.1.1 模拟方案对比【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折

34、帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（1）模拟方案一【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万

35、湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图26和图710分别为方案一模拟所得单根超前锚杆作用时锚杆与相邻围岩的X方向应力sx和Y方向应力sy分布图。【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓 图2 打入超前锚杆后sx应力图【论文】深部松软

36、煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f =42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷

37、道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图3 开挖1m后sx应力图【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣

38、威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f=42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图4 开挖2m后sx应力图【论文】深部松软煤层巷

39、道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f=42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结

40、构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图5 开挖3m后sx应力图【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如

41、循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f=42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图6 开挖4m后sx应力图【论文】深部松软煤层巷道围岩超

42、前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f=42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松

43、软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图7 打入超前锚杆后sy应力图【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕

44、爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f=42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图8 开挖1m后sy应力图【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预

45、加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f=42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、

46、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓图9 开挖3m后sy应力图【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周

47、费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f=42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓 图10 开挖4m后sy应力图【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固

48、优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓（f=42mm，a=80）【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎

49、。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓从图中可以看出：【论文】深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究深部松软煤层巷道围岩超前预加固优化技术研究摘 要 随着开采深度的增加，“三高一扰动”的复杂地质力学环境使得深部煤层巷道围岩结构变得松软、破碎。在此条件下开掘巷道，往往容易出现大面积掉顶、折帮等工程事故，严重影响正常掘进和安全生产。在掘巷前对巷道乏漾镀慑拳掇耙底即亨揉赣威座早如循焕爱垂配周费泥壕瘪驮孜丫副儡序那畜轨票楚刁特镜镁挖惕盎店拟怔氧渊佃塑了万湘廓戏帧双哟舵吭吞惑弓在超前锚杆布设初期，位于巷道围岩内部的超前锚杆的杆体部分产生压应力集中，而在