基于能量平衡的厚层软弱顶板巷道支护技术研究

巷道围岩变形失稳过程实质上是能量积聚与耗散的过程,归根到底是能量驱动下的一种状态失稳现象。为解决厚层软弱顶板巷道的控制难题,以黄岩汇煤矿15107轨道巷为工程背景,采用离散元程序UDEC5.0研究不同顶板软弱岩层厚度下巷道围岩能量演化规律,并提出基于能量平衡的巷道支护技术原理,认为实现厚层软弱顶板巷道的安全控制应从3个方面入手:1)优化巷道布置,避免布置在应力集中区,从源头上减小围岩积聚的应变能;2)提高支护结构适应围岩变形的能力,避免支护受力过大而失效;3)在巷道围岩中设置弱结构,耗散一部分能量,减小作用在支护上的载荷。应用基于能量平衡的巷道支护技术原理进行巷道支护方案设计,现场监测表明巷道的剧烈变形得到有效控制,为类似条件下的巷道围岩控制提供了借鉴。