采用悬臂式掘进机掘进时，掘支锚不能平行作业，影响掘进效率，该项目针对掘支锚连续平行作业机理进行了深入研究。为了实现掘支锚运连续平行作业，需对巷道掘进与锚固分离时，围岩变形破坏机理、支护机理进行研究，研究手段为数值模拟与现场试验相结合等方法。
1.掘锚分离巷道围岩受力及变形破坏特征
(1)掘进工作面后方15m范围不同支护下巷道围岩应力分布
采用Flac3D软件模拟某矿西下山回风巷掘锚分离巷道围岩受力、变形及破坏规律。模拟研究掘进工作面后方15m范围内不打设锚杆（a）、顶板每排布置2根锚杆(b)、顶板每排布置4根锚杆(c)及顶板每排布置6根锚杆每两排布置2根锚索(d)4种不同锚杆布置方式时，巷道围岩应力、围岩及塑性区情况，如图1~图2所示。
图1巷道围岩垂直应力场分布
图2巷道围岩水平应力场分布
从图1、图2看出，掘进工作面后方15m范围内，（a）、（b）、（c）、（d）4种不同条件下巷道围岩应力分布形态影响较大，但对最大应力值却相差不大。4种情况下最大垂直应力值在12.5MPa～12.8MPa之间，垂直应力集中区域主要分布在巷道的两帮，顶板垂直应力释放，属于应力降低区。掘进工作面后方15m范围内不打锚杆情况下，可明显看出未布置锚杆区域顶板应力释放区域很大，顶板应力降低区范围大约是正常锚杆、锚索支护段应力降低区范围的3倍左右。随着锚杆支护数量的增加，顶板垂直应力释放区范围缩小。
随着锚杆支护数量的增加，顶板最大水平应力略有减小的趋势，但减小幅度较小，其原因是锚杆支护增加了顶板岩体的整体抗压强度，使围岩受力更为均匀。不打锚杆情况下，最大水平应力为13.05MPa；掘进面后方每排布置2根锚杆情况下，最大水平应力为12.96MPa；每排布置4根锚杆情况下，最大水平应力为12.94MPa，每排布置6根锚杆每两排布置2根锚索情况下，最大水平应力为12.85MPa。从水平应力分布形态来看，与垂直应力分布形态类似，不打锚杆时，顶板水平应力降低区范围较大，随着锚杆支护数量和强度的增加，顶板水平应力降低区范围逐渐减小。
(2)掘进工作面后方15m范围不同支护强度下围岩位移分布
掘进工作面后方15m范围内，不打锚杆、顶板打设2根锚杆、4根锚杆、6根锚杆及2根锚索4种条件下巷道围岩位移分布情况见图3～图4所示。
声明：
“掘支锚连续平行作业支护机理研究” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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来源：北京智宏科信科技发展有限公司
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2025年05月16日 ~ 18日 
