目前经验类比法是巷道支护设计的主要方法,精细定量的设计方法和合理有效的优化方法一直是巷道支护的研究热点。本文以某煤矿风巷为背景,采用正交数值模拟方法,系统研究不同锚杆长度、预紧力及顶角锚杆安装角度下的塑性区体积、顶底板移近量和两帮收敛量的变化规律。在此基础上,提出多指标的巷道锚杆支护正交设计矩阵分析方法,优化依托工程支护方案并开展现场工业试验。研究结果表明:就锚杆支护而言,对巷道稳定性的影响大小依次为锚杆长度、顶角锚杆安装角度和预紧力,其影响权重分别为51.7%,45.8%和2.5%;顶角锚杆安装角度建议为15°,顶板锚杆长度尚应满足进入顶板岩层内的要求;采用所提方法得到的优化支护方案应用效果良好,能保证工作面回采期间巷道的稳定性,证实了该方法的有效性。研究为巷道锚杆支护设计和优化提供了新的视觉。

北京卓越青年科学家联合资助项目（BJJWZYJH01201911413037）；国家优秀青年科学基金项目（51622404）；国家自然科学基金项目（11572343）；

1 工程概况
2 围岩力学性质测试
2.1 岩块力学性质
2.2 岩体力学性质
3 数值模拟方案设计
3.1 数值模型
3.2 模拟方案
4 支护优化正交矩阵分析
4.1 正交试验矩阵分析
4.2 结果分析
5 现场工业试验
6 结论

刘海雁,左建平,刘德军,李春元,徐飞,雷博.基于正交矩阵分析的巷道锚杆支护优化[J].采矿与安全工程学报,2021,38(01):84-93.