考虑拱效应的矩形巷道顶板稳定性

为了研究煤矿矩形巷道顶板稳定性问题,根据土力学与弹性力学的基本理论,建立了矩形巷道顶板稳定性分析力学模型,分析了矩形巷道不同跨距、顶板支护强度、两帮加固岩层厚度、顶板围岩深度等因素对顶板稳定性的影响。结果表明:矩形巷道顶板围岩内应力分布呈现明显的应力拱型分布;顶板围岩浅部应力等值线呈独立卵形拱分布,随着围岩深度增加,两独立拱相互叠加,围岩应力等值线总体呈现圆弧拱分布,该拱将两独立墙包裹在拱跨之间;随着巷道跨距增加至2≤l/b≤5,拱效应衰减较快,顶板围岩自身承载能力降低迅速,当l/b5时,顶板围岩内部附加应力主要为支护反力作用,直立墙A和B附加应力叠加基本为0,拱效应逐渐消失。并基于摩尔库伦强度理论推导出了顶板稳定性控制方程。