刘国1,2
（1.安徽理工大学机电工程学院，安徽 淮南 232001；2.合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室），
安徽 合肥 230000）
摘要：针对深部煤矿大断面巷道支护中U型钢拱形支架的变形控制问题，开展了系统的拱形支架数值模拟与参数优化研究.以淮南潘二矿深部巷道为工程背景，建立了巷道开挖支护过程的数值模型，确定了巷道围岩作用于支架的均布压力载荷为1.5 MPa，进而建立U型钢拱形支架数值模型，系统分析了柱腿角a、拱宽B、拱高、H、棚梁曲率半径R1及棚腿曲率半径R2五个几何参数在设定范围内对支架最大变形量的影响规律.结果表明：柱腿角存在使变形最小的最优区间（约75°~85°）；拱宽与变形量呈显著正相关；拱高增加使变形量呈现先增后减的非线性变化；棚梁曲率半径R2与变形量呈负相关，而棚腿曲率半径R1与变形量呈正相关，且证明了U36型钢的结构性能优于U29型钢.通过参数分析明确了拱形支架几何参数对其自身变形的影响规律，以期为深部高应力巷道支架的设计与优化提供理论依据.
关键词：U型钢拱形支架；断面几何参数优化；数值模拟；深部巷道支护
中图分类号：TD353
文献标识码：A
文章编号:1673-2103（2026）02-0101-08
收稿日期：2025-11-02
基金项目：安徽省高校协同创新项目（GXXT-2022-019）
作者简介：刘国（2000—），男，安徽蚌埠人，硕士，研究方向：矿山智能装备，E-mail:18214848496@163.com.
