随着煤炭资源的开采,浅部煤矿资源逐步耗尽,深部煤巷锚杆支护变得越来越困难。锚杆支护是利用锚杆加固巷道围岩使其能够有较大的承载能力,锚杆与围岩共同作用维持巷道的稳定,是一种主动防御的支护方式,是保障矿井安全生产的重大变革。本文针对潘二煤矿18224工作面回采巷道支护困难、围岩变形量大等问题,运用现场调研、巷道围岩地质力学参数测试、模糊聚类综合分析的手段对回采巷道进行围岩稳定性分类,并通过理论分析计算、数值模拟对支护参数进行初步分析以及现场实测相结合的方法对支护效果合理评价。本文主要做了以下研究:(1)通过对18224工作面回采巷道围岩物理力学测试与分析、地应力测量与分析、井下锚杆拉拔试验等地质力学参数测试,得到巷道围岩基本参数。(2)通过研究影响巷道稳定性因素进行分类指标选取,采用MATLAB逻辑控制工具对收集到的样本巷道使用模糊聚类的分析方法得到分类指标聚类中心值,最后对18224工作面回采巷道进行围岩分类,4煤巷道围岩稳定性类别属于第Ⅳ类。(3)通过巷道破坏及锚杆支护机理研究,结合《我国缓倾斜、倾斜煤层回采巷道围岩稳定性分类方案》和现场实际情况,最终确定18224工作面回采巷道顶板布置“锚杆+锚索+金属铁丝网+钢带”支护;两帮布置“锚杆+金属网+钢带”;底角布置“倾斜锚杆”支护,采用理论分析计算得到巷道初始支护参数。(4)基于控制变量法的思想,通过逐个改变单一支护参量的数值模拟方法,研究了不同直径锚杆、不同长度锚杆、不同间排距锚杆对巷道围岩变形和矿压显现特征的影响,并结合现场实际地质条件,最后总结分析得到最优支护方案。(5)通过对最优支护方案进行数值模拟分析,得到回采巷道围岩矿压显现特征(塑性区分布、位移变化、应力分布);并结合现场实测目标巷道掘进和回采期间巷道表面位移和深部位移、离层情况以及锚杆受力情况,分析总结该工作面煤巷得到了有效支护。最后,该煤巷锚杆支护设计方案在理论、数值模拟试验和现场实际应用中都取得了相互应证。图[55]表[21]参[93]