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阳城煤矿地质条件较为复杂,深部巷道围岩大多较软且破碎。常规的支护方案支护效果不理想,导致巷道内扩、维护费用高等一系列问题。本文主要针对该矿在支护过程中遇到的实际问题,运用理论分析,数值模拟,工程应用等手段研究了深井软弱破碎围岩的支护问题。在详细分析锚杆作用机理的基础上,提出了预应力平衡支护技术。同时,详细研究了预应力平衡支护作用机理:运用弹塑性力学等相关知识推导了极限状态下平衡支护预应力近似计算公式;运用FLAC3D模拟了不同地质条件下不同二次支护时机下巷道围岩应力及位移情况,结合煤矿实践经验简述支护时机的重要性及选择方法。 另外,论文以阳城煤矿-650m水平大巷及-920m水平车场巷道为原型,运用FLAC3D模拟了两组巷道在采用不同支护方案时围岩的应力及位移情况。通过数值模拟结果分析以及各方案支护效果的对比,提出了适合各巷道围岩实际情况的支护方案。现场工程应用及随后的支护效果观测表明:阳城煤矿在采用设计支护方案后,巷道变形很小,围岩较为稳定,支护效果较好。 本文详细研究了针对软弱破碎围岩的预应力平衡支护技术,在此基础上,提出了一套能够解决实际问题的巷道支护方案,缓解了阳城煤矿的支护问题。在节省巷道维护费用的同时,保障了矿井正常生产安全,实现了显著的经济、社会效益。