14、深部软岩巷道底鼓控制技术研究

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1、深部软岩巷道底鼓控制技术研究赵善良摘要：针对淮北童亭煤矿7216机巷底鼓严重的现实问题，对原支护方式做了理论分析，提出锚网索反底拱维修的技术方案，并在力学机理分析基础上，对童亭煤矿深井锚网索反底拱支护技术进行了理论分析和应用研究.最终实现成功支护，并取得良好的经济技术效果。关键词：底鼓联合支护巷道稳定性锚杆支护0引言童亭煤矿7216机巷埋深-650m,属于“三软”煤层，采用锚网索支护方式。由于巷道压力人，随巷道掘进严重变形。虽经补打锚索锚杆，但仍效果不理想，底鼓严重，巷道断面减小达不到通风、行人要求，对童亭矿女全牛产构

2、成了严重的威胁。为了解决这一难题，有效防止巷道底鼓，对童亭矿7216机巷锚网支护破坏机理和反底拱支护技术进行了试验研究。图17216T作面煤层综合柱状图1工程概况及巷道破坏特点1.1工程地质及支护概况7216机巷在2009年9月开始施工，巷道沿7煤煤层顶板掘进，全长640叭原巷道设计：净宽4.0m,净高2.6m,采用锚网索支护。顶板打5根（1）22-L2400mm高强锚杆，挂5孔3.8m长M4钢带、铺菱形金属网,锚杆间距900mm,排距800mm,允许误差±100mmo上帮打4根22-L2000mm高强锚杆,挂4

3、孔2.8m长M4钢带,铺菱形金属网，锚杆间排距800±100mmo下帮打3根4）22-L2000mm高强锚杆,挂3孔1.8m长M4钢带,铺菱形金属网,锚杆间排距800±100mmo在巷道顶板每隔2排钢带（1.6m）打2根4>17.8-L7300mm预应力锚索，居中布置，锚索间距1.3mo1.2巷道破坏情况及特点巷道山于施工周期长，在机巷与切眼贯通后破坏严重,主要表现在巷道底板强烈的底鼓。底鼓平均超过顶底板移近量的3/4。巷道多处不够L5m高，故矮处仅1.0m高。巷帮钢带大幅度扭曲失效，多数帮锚杆悬空、失效，网片撕裂。2

4、.1地应力高地质条件差巷道中，底板岩层的强度和结构状态（破碎结构、薄层结构、厚层结构）对巷道底鼓起着决定性的作用。主要表现为：底板岩层的结构状态决定着巷道底鼓的类型；底板岩层的强度、分层厚度和破碎程度决定看底鼓量的大小。7216机巷底板属于不稳定底板，山于煤层松软，底板下方为3.31m左右的泥岩-粉砂岩。巷道底板岩层强度弱、分层厚度薄，因此，巷道底板展于不稳定的复合型底板。2.2构造应力大原岩应力是巷道围岩变形破坏的根源。矿井巷道是在原岩应力作川下开挖的，在巷道开挖的整个过程中，原岩应力一立对开挖起作用。当围岩应力达到

5、一定条件时，巷道底板破坏。围岩应力越人，底鼓也越严重。因此，深部开采、残留煤柱下或受采动影响的巷道也往往出现比较严觅的底鼓。围岩的应力场状态（水平应力大于垂直应力、垂直应力大于水平应力和静水压力状态），都会引起底鼓。7216机巷埋深为-650m,处于较髙应力水平状态，并H地质构造复杂，构造应力人。构造应力対巷道稳定性影响极大，易造成巷道极易失稳破坏。2.3水理作用大巷道底板在强大的水平应力作用下，易产牛裂隙。另外该卷道底板微裂隙结构发育，渗透性强，底板水易侵入。该巷道掘成施工过程屮，锚杆机、风锤等设备造成的积水易侵入底

6、板，底板含水层的水也通过微裂隙侵入底板，使底板岩体长期受到水理作用，巷道底板岩层剧烈膨胀变形，新形成的裂隙又容易导水，从而更容易破坏，造成恶性循环。经水理作用的巷道底板产生了严重的底鼓。2.4巷道底板无直接支护巷道底板通常处于敞开不支护状态是巷道底鼓量大于顶板下沉量的主要因素。底板及时支护和封闭是控制底鼓的根本措施。现有的锚网索联合支护方式未能对底板冇•接支护。而底板岩层易在强大的水平应力作用下产生剪切破坏后向巷道空间鼓起。巷道底脚失稳片容易导致两帮破裂、鼓出和塌落，从而导致巷道整体变形剧烈。3锚网索反底拱维修方案设计

7、1.1锚网索反底拱支护机理研究要实现软岩巷道的成功支护，必须消除支护体为围岩Z间的不耦合现彖。因此，深部开采软岩巷道耦合支护就是对软岩巷道围岩产生的变形不协调部位，限制围岩产生有害的变形损伤，同时最人限度地发挥围岩的自承能力，实现支护一体化、荷载均匀化，达到巷道稳定的目的。在将巷道刷大到原设计断面后，顶板采用锚带网支护，在高强锚杆支护系统的基础上,进一步增加锚索加强支护，使锚杆、锚索协同作用，以主动加固顶板，以提高围岩的稳定性。顶角锚杆倾斜女装，形成结构效应；两帮采用锚带网支护，以保证巷道两帮煤体的完整性。巷道四角应力

8、集中，塑性破坏区较其他部位明显加人，且I-分不利于围岩结构的形成,因此，加固帮角对控制巷道围岩变形尤为重要，帮角锚杆的作用更加突出，因此应打帮脚锚杆。为了提高和改善底板岩层的力学性能，防止围岩松动范围进一步扩展，减小巷道径向应力在原来锚带网索联合支护的基础上，在巷道底板再挖一个半圆拱，底拱支护采用29号U型钢和底锚杆联合支护方式，