深部软岩巷道椭环双锚壳全空间协同支护技术及工程应用

摘要

针对沁水煤田胡底煤矿深部软岩大变形且难以支护的难题，深入分析了不同断面形状巷道围岩受力特征，基于等强支护理论进一步提出了椭环双锚壳-钢管混凝土支架全空间协同支护模型，开发等效轴比可调技术与地应力环境动态匹配，确定不同锚固长度的锚杆索构建椭圆承载结构，内部以高强度的钢管混凝土支架作为“刚性支撑核”，形成主被动协同的全空间支护体系.分析了不同断面与埋深时巷道围岩所需的支护强度计算公式，采用数值模拟的方法分析了不同断面形状、埋深、轴比关系、协同效果与支护方式差异等因素下的围岩应力演化及变形情况.结果表明：随着埋深增加，全空间协同支护在不同断面的围岩控制能力逐渐增强并优于初始支护方式，从最大控制变形效率可达75.4%、峰值应力下降约11.9 MPa、应力差值减小等证明了等效轴比调控的可行性，锚固边界应力趋向平稳，差值在0.98～1.21 MPa，通过现场工业试验监测支架全断面受力状态同步验证了全空间协同支护的可行性.

关键词

椭环双锚壳-钢管混凝土支架 / 等应力轴比 / 椭圆承载结构 / 全空间协同支护