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本文从凌志达煤矿15203煤巷掘进巷道支护存在的问题着手,取现场岩石试样放置室内实验室进行试验,确定岩石强度准则,分析其变形特征,同时作为数值计算力学参数。根据显示拉格朗日算法,运用FLAC3D数值计算软件基于M-C强度准则,对凌志达煤矿15203煤巷掘进巷道相同应力及位移边界条件下,不同支护方式所具有的巷道变形量、应力集中程度、巷道顶底板破坏特点进行了数值模拟;结合现场实测数据,对比分析,提出最优方案,用于掘进巷道的现场支护,从而保证安全生产。主要结论如下: (1)基于摩尔库伦准则,对内摩擦角和内聚力采用线性拟合求解;掘进巷道顶板石灰岩内摩擦角35.6,内聚力16.525,10MPa-40MPa围压下,峰值强度分别为127.24MPa、153.936MPa、172.154MPa、199.731MPa。15煤内摩擦角为18.52,内聚力2.894,2-8MPa峰值强度分别为11.479MPa、17.897MPa、21.188MPa、23.665MPa。 (2)理论计算巷道支护参数并结合巷道围岩锚固潜力及巷道锚固稳定性系数计算公式,最后确定优化后的锚杆间排距为800mm×1200mm。 (3)由于15#煤层直接顶中泥岩和石灰岩分布不均匀,导致巷道顶板锚固区可分为四种情况;根据理论计算结果,通过FLAC3D数值模拟软件对四种情况下的巷道支护情况进行模拟,研究巷道围岩变形规律及特征;结果表明:采用四种支护参数,巷道的围岩变形量均能满足安全生产的要求。因此,在实际掘进中,应当针对不同顶板条件,选用最合适的支护参数,可以明显提高巷道掘进速率,降低生产成本。 (4)巷道顶部离层及钻孔窥视检测结果表明:采用优化后的支护参数,两巷道顶底板最大移近量为41mm,两帮最大移近量68mm,顶底板变形速率最大2.4mm/d,两帮变形速率最大为2.72mm/d,仅在K2灰岩(稳定岩层)的含水层中出现几处小的裂隙发育。优化后的锚(网)-索联合支护方式很好地控制了围岩的变形,对围岩强度起到了有效强化,在保证工程质量安全的前提下,大幅提高了掘进速度,实现了凌志达煤矿采掘接替平衡。