为解决深部煤巷支护难题,应用FLAC2D数值模拟程序研究了深部煤巷围岩变形全过程、地应力对巷道变形的影响和巷道变形控制机制,得出了围岩开挖变形应力场、位移场和塑性区变化规律,地应力对巷道变形的影响规律以及深部煤巷围岩变形控制的内在机制。结果表明:随着开采深度的加大,巷道变形对地应力的敏感度增强;底板是巷道整体稳定的关键,底板变形加剧两帮及其它部位的变形;巷道底板控制应当从围岩整体相互作用的角度实现变形控制。

针对西南某煤矿采区巷道顶板为复合顶板,两帮强度低,传统架棚支护难以控制围岩变形量大这一问题,采用数值模拟的方法,系统分析研究了复合顶板巷道围岩稳定机理,得出复合顶板煤巷两帮及顶板浅部以及围岩深部破坏形式为拉剪混合破坏,巷道顶板浅部破坏形式主要为拉破坏,而锚杆的作用可明显减少巷道围岩深部以及两帮浅部的拉剪破坏,增强了巷道稳定性。结合工作面的实际地质概况,确定了巷道的支护参数,并进行了工业性试验,证明了所提出的支护参数有效约束了围岩变形,验证了研究成果的合理性和可靠性。

高应力是导致深部煤巷变形破坏的主要原因,钻孔卸压已成为围岩控制的主要方法之一。文章在分析钻孔卸压机理的基础上,用FLAC3D模拟研究了高应力煤巷卸压孔孔径、孔距和长度对卸压效果的影响,并对三者在卸压效果上的相互作用进行了分析,模拟表明:卸压钻孔孔径、孔距和长度共同决定了卸压效果,它们与卸压圈半径、卸压圈的叠加和围岩变形都紧密相关。该研究对高应力煤巷选择合理的卸压孔参数有一定的指导意义。