针对千米深井高地应力大断面煤巷支护这一技术难题,通过分析邢东矿2号煤层巷道地质条件和原锚(锚杆+锚索)梁网联合支护存在的问题和导致围岩破坏的主导因素,提出了以新型高预应力桁架锚索支护顶板和锚索-槽钢桁架支护巷帮的联合控制巷道围岩稳定性的多维主动控制思路。在邢东矿2223工作面运输巷进行的现场实践表明,多维主动控制技术有效改善了围岩自身的力学性能,提高了围岩自身的承载能力和抗变形能力,巷道支护效果明显好转,工作面回采期间巷道维护工作量明显减少。

为了研究大断面煤巷在桁架锚索作用下锚固区的受力情况,建立力学模型分析了预应力衰减对锚固区中性轴位置的影响,得出桁架锚索支护条件下顶板岩梁内中性轴的分布规律;同时,采用FLAC数值模拟软件对新元煤矿西三中间巷三种不同支护效果进行计算,得出桁架锚索支护具有明显优越性。结果表明,水平预应力F随着桁架锚索与锚索水平弯曲点距离x的增大而逐渐衰减。同时,与普通锚杆索支护相比,预应力桁架锚索联合支护的中性轴下移,引起拉应力区的范围减小,煤巷顶板下沉量和两帮移近量也相应的减小8%。

针对煤巷宽度增加后的围岩控制难题,选取磁窑沟煤矿10104轨道巷为研究对象,采用FLAC3D模拟研究了巷宽对围岩的影响,结果表明:顶、底、两帮塑性区呈"半椭圆"状分布,随巷宽增加,塑性区面积和深度增加速率为顶板大于两帮大于底板;顶、底、两帮深部变形呈"负指数"关系向深部降低;同一围岩深度,表面变形量及变形增加量为顶板大于两帮大于底板;帮浅部支承压力随巷宽增加而降低,且支承压力峰值向深部转移。根据桁架锚索、高强高预紧力锚杆支护特点,提出高强高预紧力锚杆与桁架锚索联合支护技术,工程实践结果:帮移近量

选取薛村煤矿厚煤层大断面1927运输巷为研究对象,采用FLAC3D模拟研究了巷宽对围岩的影响,结果表明:顶、底、两帮塑性区呈“半椭圆”状分布,随巷宽增加,顶板的塑性区破坏范围增加速率最大,两帮次之、底板最小;巷道围岩变形破坏向深入逐渐降低,深部破坏变形曲线呈“负指数”形式;巷道顶板表面变形量及变形增加量最大,两帮次之、底板最小;帮支承压力呈浅部升高深部降低的趋势,支承压力峰值随巷宽增加向深部转移。从而得出:桁架锚索可锚固在肩角稳定区,封闭结构可兜护顶板;桁架锚索、锚固空间附加应力网,可有效加提高