煤炭工程

作者：彭岩岩,樊啸,邓浩翔,陶志刚,张晓云

单位：1. 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院；2. 绍兴文理学院；3. 中国矿业大学；

关键词：巷道支护,衬砌结构,近地表, 围岩控制,

由于巷道围岩力学性质不佳、初期支护所采用的衬砌截面较薄等因素，处于不良地质条件下的巷道在二次支护之前经常会产生变形，既影响施工进度，又危及施工人员安全。基于上述问题将近地表条件下巷道初期支护衬砌结构简化为两铰拱，利用结构力学原理推导了拱脚为活动铰半圆拱拱圈弯矩及轴力计算公式。以新疆伊犁煤矿一号矿井回风井为工程背景，采用FLAC3D软件对伊犁煤矿巷道开挖后的初期支护进行数值模拟。结果表明衬砌厚度、围岩级别对衬砌半圆拱内力分布有很大影响：当衬砌厚度及围岩强度级别都减少时，半圆拱拱脚处弯矩及轴力呈同步下降的趋势|半圆拱弯矩最大值在衬砌拱脚厚度为拱顶厚度1～1.5倍之间波动最为剧烈，在衬砌拱脚厚度进一步增长后趋于平稳。当衬砌厚度不足、围岩强度水平较低时，围岩弹性抗力对半圆拱拱脚轴力影响更大，表明活动铰计算方法更适合此种力学环境下的内力计算。

来源：2021年第5期

《煤炭工程》期刊编辑部

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