基于正交试验的韩咀煤业复合软岩巷道锚网索耦合支护参数优化

摘要

为解决中煤华晋集团韩咀煤业有限公司 32205 主运巷在复合软岩条件下掘进面临的大变形控制难题，以该巷道为工程实例，综合运用数值模拟与正交试验方法，开展锚网索耦合支护参数的优化研究。通过 L~18~（3^7^）正交试验设计与极差分析，系统研究了锚杆长度、直径、间排距、预紧力及锚索长度、预应力等 7 个因素对巷道顶板下沉量的影响。结果表明，各因素对顶板下沉影响的显著程度依次为帮锚杆间排距 > 锚杆预紧力 > 顶锚杆间排距 > 锚索预应力 > 锚索长度 > 锚杆直径 >锚杆长度。确定的最优支护方案为：锚杆长度 2.4m、直径φ22mm、顶锚杆间排距 850×900mm、帮锚杆间排距 900×900mm、锚杆预紧力 90kN、顶板锚索长度 8300mm、预应力 150kN。数值模拟对比分析表明，采用优化后的耦合支护方案，巷道顶底板垂直位移较原方案减小 70%以上，围岩塑性区范围显著缩小，受力状态得到根本改善。研究成果可为类似地质条件下的回采巷道支护设计提供可靠参考。