深部高温巷道功能梯度隔热支护结构研究

来源：黄金科学技术杂志2025年第4期北京时间：

作者：张建俊, 孙源骏, 郭良银, 孙闯, 费鸿禄, 金淳哲, 王猛, 周琳力

单位： 辽宁工程技术大学鄂尔多斯研究院，内蒙古 鄂尔多斯 017000, 辽宁工程技术大学土木工程学院，辽宁 阜新 123000, 山东黄金矿业股份有限公司新城金矿，山东 莱州 261438, 辽宁工程技术大学爆破技术研究院，辽宁 阜新 123000

摘要：针对传统隔热材料在治理深部矿井高温热害问题时存在的强度低和支护效果差等缺陷，采用改性陶粒和纤维提升隔热混凝土材料强度，并基于功能梯度理论优化混凝土结构形式，构建功能梯度隔热支护结构，结合工程实际开展相似模型试验和数值模拟，分析隔热支护效果。研究结果表明：构建的“支护层+隔热层”功能梯度结构，可有效控制围岩变形和阻隔围岩散热，相比普通混凝土结构，围岩散热减少量提升了28.74%；随着隔热层厚度的增加，围岩调热圈半径缩小，当隔热层厚度为50 mm时达到阈值，围岩散热减小量提升了30.26%，与模型试验结果一致；隔热支护结构下，围岩应力状态和巷道塑性区形态较普通混凝土结构均无明显变化，仍为类圆形塑性区，支护效果良好；通过功效系数法综合分析围岩散热、围岩应力及巷道变形情况，确定支护层厚度为50 mm、隔热层厚度为50 mm时隔热支护综合效果最佳。

关键词：功能梯度,隔热支护结构,隔热效果,围岩温度场,模型试验,数值模拟

基金资助：辽宁省教育厅基本科研项目“煤矸石绿色稳固与资源化利用关键技术”(JTZD2023077),国家自然科学基金项目“采场悬臂岩层破断诱震机制与微震前兆信息智能判识”(52404082),辽宁省教育厅基本科研项目“高速铁路预制构件蒸养混凝土脆化效应研究”(LJKMZ20220700)