王琦，李为腾，李术才，江贝，阮国强，王德超，张世国，刘文江，邵行



深部巷道U型约束混凝土拱架力学性能及支护体系现场试验研究

王琦1, 2，李为腾1, 3，李术才1，江贝1，阮国强4，王德超1, 2，张世国4，刘文江4，邵行1

(1. 山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南，250061；2. 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，安徽淮南，232001；3. 山东科技大学土木建筑学院，山东青岛，266590；4. 兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿，山东郓城，274705)

针对处于深部、断层构造破碎带等条件下的难支护巷道，提出U型约束混凝土(UCC)拱架新型支护技术。对拱架的承载特性及变形规律等进行数值及室内试验研究，并明确新型拱架失稳破坏的关键部位，综合分析UCC拱架支护体系的作用机制。研究结果表明：UCC短柱具有较好的延性和后期承载能力，极限承载力相对U型钢短柱提高127%~196%；UCC拱架承载能力是对应U型钢拱架的2.16倍；UCC拱架支护体系作为一种新型的三维立体支护体系，围岩控制效果显著，该支护体系下巷道围岩变形量最大为53 mm，仅为U型钢拱架的20.6%，且UCC拱架能够提供高强支护阻力，有效保证支护体系的安全性。

深部巷道；U型约束混凝土；拱架；力学性能

据统计，目前我国许多矿区如淮南、巨野等地的开采深度已超过1.0 km，全国开采深度超过1.0 km的矿井达数十个，预计未来20年我国很多矿井开采深度将达到1.0~1.5 km[1−2]。随着煤炭开采深度的不断增加，地质条件不断恶化，岩体所处的应力环境发生变化[3−8]，由此导致深部围岩岩体结构、力学性质、强度和变形等特性发生变异，明显不同于浅部围岩，致使现有的围岩控制理论及技术不能适应深部新的情况，出现了大量的难支护巷道，直接影响了煤矿的安全及高效生产。……