基于目前煤矿巷道支护中锚杆-锚索布置方式存在的误区,分析了锚杆、锚索各自的力学特征和作用机理,采用数值模拟手段对比分析不同锚杆-锚索布置方式下预应力分布特征,并进行了现场实测。研究结果表明:将锚杆锚索分开布置在不同断面上,锚杆和锚索受力稳定均衡,相互协调,此时巷道浅部和深部围岩预应力分布状态更加合理,可发挥锚杆锚索协同作用,形成最佳预应力承载结构,有利于巷道保持稳定性。

基于深部煤巷生产地质条件,采用数值模拟方法研究了锚杆受力与其位置、安装角度的关系,揭示了深部煤巷锚杆受力分布规律。肩角锚杆轴力较大;构造应力越大,肩角锚杆轴力越大,肩角锚杆最易发生破断失效;安装角度对肩角锚杆轴力影响较大,安装角度越大,其最大轴力越大。基于肩部锚杆受力分布特征,提出了肩角围岩控制技术:掘巷初期,肩角锚杆安装角度应尽可能小,避免杆体穿过煤层与顶板交界面;煤层沿顶板发生滑移后,补打倾角较大的肩角锚杆,将煤层与顶板锚固在一起,加强控制肩角围岩。