2013年第3期（总第90期）技术研究
节
经源与
ENERGYAND ENERGYCONSERVATION
极限平衡理论在巷道锚杆支护设计中的应用
李晋文
（山西兰花煤炭实业集团有限公司，山西城048000）
2013年3月
摘要：以极限平衡理论为巷道锚杆支护设计参数的理论依据，通过FLAC3D数值模拟和现场图岩分析，得出更能适
应巷道图岩变形的锚杆支护参数和支护方案，增强巷道围岩整体的稳定性，满足巷道支护的强度要求。关键词：软弱围岩；极限平街理论；数值模拟
中图分类号：TD353
文献标识码：A
文章编号：2095-0802(2013)03-0126-03
Application of the limit equilibrium theory in roadway bolt design
LI Jin-wen
(Shanxi Lanhua Coal Mining Group Co., LTD, Jincheng 048000, Shanxi, China)
Abstract: Roof and floor convergence and roadway deformation of the two sides, under the situation of the lower intensity roadway surrounding rock, will increase, meanwhile, rib spalling and roof fall offen happen with mining of coal, this will bring significant hazards for coal mine safety mining, Limit equilibrium theory as the theoretical basis for the roadway bolting design parameters and through the FLAC numerical simulation and analysis of surrounding rock, We draw bolt parameters and support programs which adapts to the deformation of the surrounding rock, enhance the overall stability of the surrounding rock and meet the strength requirements of the roadway support.
Key words: soft and weak surrounding rock; limit equilibrium theory; numerical simulation
0引言
软弱围岩条件下，巷道的开掘破坏了地层原岩应力平衡状态，导致巷道周边岩体应力重新分布。围岩局部区域应力超过煤岩体强度，使得围岩物性状态发生改变，在巷道周围产生一定范围的极限平衡区，同时引起应力向围岩深部转移。巷道支护或加固所要考虑的对象就是巷道周围已处于极限平衡状态下的煤岩体。利用极限平衡理论设计锚杆支护参数，可有效满足巷道支护对锚杆强度的要求，提高巷道围岩整体的稳定性。
极限平衡理论修正应用
当巷道受到采动影响时，巷道周边位移将继续快速增加，利用采动影响系数K，来反映随着与距采面的距离的减小而逐渐增大的变形量。通过相关统计资料分析，采动影响系数K，取值范围为1~3，一般取1.5。
收稿日期：2013-02-25
作者简介：事晋文，1959年生，男，山西为县人，2010年毕业于
大原理工大学煤矿通风与安全专业，高级经济师，高级政工师。·126·
由于实验室岩块与实际煤岩体的差异，巷道极限平衡区和巷道周边位移计算所涉及到的岩体力学参数需要进行合适的修正。为此，引人煤岩体物理力学参数修正系数K，对黏结力和弹性模量进行修正。通过已有相关统计资料分析，Kz的取值范围为1/10~1/3，一般应用取1/5。
极限平衡区深入围岩的深度 2
巷道理论半径的确定 2.1
非圆形巷道周围应力重新分布的理论解析解受限于岩石力学和矿山压力的发展水平，为此采用非圆形巷道的圆形标准化法来确定巷道断面尺寸和形状的影响问题口。非圆形巷道圆形标准化分三步进行计算：
a）当量半径
(1)
k
式（1）中：r,为巷道当量半径，m；S为实际巷道的断面积；k.为巷道断面修正系数；
b）外接圆半径
用几何作图法作巷道的外接圆，如图1所示： c）巷道理论半径