大断面六边形巷道周边应力分布及其支架设计

作者：任智敏; 吕梦蛟^*; 王神虎; 王禹; 张广太

来源：采矿与岩层控制工程学报, 2023, 5(06): 28-42.

DOI：10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.20231114.001

• 六边形巷道
• 帮倾角
• 应力分布
• 静-动荷载
• 支架设计

针对大采高回采巷道易失稳的问题，从巷道断面形态与围岩稳定的关系出发，提出一种改善围岩应力分布的大断面六边形巷道。以五里堠矿3号煤层地质开采条件为工程背景，利用弹性力学复变函数理论，对比分析了4种六边形巷道周边应力分布规律。研究结果表明：高宽比0.8、帮倾角60°的六边形巷道(工况1)周边应力分布最均匀、应力集中程度最小；使围岩塑性区最小的帮倾角为60°，工况1为最优断面；集中应力随采深和侧压系数的增加而增大；振速越大，动应力集中越明显，动-静应力叠加会显著加剧巷道冲击失稳风险。基于上述分析，设计了适用于六边形巷道力学特征的金属支架，且通过强度校验证明了支架设计满足工程要求。

• 单位
  山西潞安矿业（集团）有限责任公司; 山西工程职业技术学院