B二次耦合支护技术在软岩巷道中的应用

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1、B二次耦合支护技术在软岩巷道中的应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2二次耦合支护技术在软岩巷道中的应用吴元峰【山东泰丰矿业(集团)有限公司，山东新泰271204】摘要巷道二次耦合支护是软岩巷道支护新技术。文中阐述了巷道二次耦合支护原理、最佳二次组合支护时段的确定、组合支护设计要点。通过王家寨煤矿-510m南翼总回风巷的支护设计，介绍了软岩巷道的变形力学机制及其力学对策、初次耦合支护参数、二次耦合支护参数的确定方法。关键词二次耦合支护原理最佳支护时间和时段支护参数-----------

2、------------------------------------------------------------引言随着矿井开采深度的加大，生产矿井水平延深，巷道围岩表现出了一些软岩的性质，支护出现了一些新问题。一次支护很难使巷道的变形速度趋于稳定。在巷道周边，围岩应力在不同时段、不同部位的分布是不均匀的，支护体往往首先在薄弱部位变形破坏，导致巷道失稳。二次耦合支护是一种非线性等强支护，利用最佳支护时段的原理进行围岩支护，能有效的减缓巷道薄弱部位的变形破坏量。1工程概况根据区域开拓设计方案，为形成-510m水平南翼下组煤生产系统，满足-510m水平生产时的通风、行人、运输、管线敷设的

3、需要，设计布置-510m水平南翼总回风巷。巷道设计长度1017m，断面为直墙半圆拱形，S荒=10.29m2，S净=9.14m2，净宽3.2m，净高3.0m。巷道服务年限同矿井服务年限。-510m水平南翼总回风巷揭露11煤层后，围岩条件开始弱化，表现出软岩特性，按原作业规程制定的支护方案施工1400余m，巷道后方短期内即有较严重的矿压显现，巷道出现了变形。2岩体结构-510m南翼总回风巷迎头掘进素描如图1所示。ofruraldrinkingwatersources,protectionofdrinkingwatersourcesinruralareasbytheendofthedelimita

4、tionofthescopeofprotection,completewithwarningsigns,isolatingnetworkprotectionfacilities图1-510m水平南翼总回风巷揭露11煤层巷道素描从掘进素描图可以看出，煤层眼角结构比较复杂，在1.6m左右的煤层厚度范围内，间夹着0.2m的硫磺结核和0.1～0.15m的棕褐色粘土岩。11煤顶板为豆青色粉砂岩，结构致密，平均抗压强度39.22MPa；底板为厚度30m左右深灰色粉砂岩，层理裂隙较发育，并伴有数层弱面出现，弱面间充填有厚度不均的粘土岩，极易风化潮解，发生蠕变。3耦合支护特征根据软岩巷道围岩的变形破坏机理，

5、软岩巷道实现耦合支护的基本特征在于巷道围岩与支护体在强度、刚度及结构上的耦合，耦合支护特征如图2所示。图2耦合支护的基本特征3.1强度耦合由于软岩巷道围岩本身所具有的巨大的变形能，一味采取高强度的支护形式不可能阻止其围岩的变形，从而也就不能达到成功进行软岩巷道支护的目的。与硬岩不同的是，软岩进入塑性后，本身仍具有较强的承载能力，因此对于软岩巷道来讲，应在不破坏围岩本身承载强度的基础上，充分释放其围岩变形能，实现强度耦合，再实施支护。3.2刚度耦合由于软岩巷道的破坏主要是变形不协调而引起的，因此支护体的刚度与围岩的刚度耦合，一方面支护体要具有充分的柔度，允许巷道围岩具有足够的变形空间，避免巷道

6、围岩由于变形而引起的能量积聚；另一方面，支护体又要具有足够的刚度，将巷道围岩控制在其允许变形范围之内，避免因过度变形而破坏围岩本身的承载强度。这样才能在围岩与支护体共同作用过程中，实现支护一体化、荷载均匀化。3.3结构耦合ofruraldrinkingwatersources,protectionofdrinkingwatersourcesinruralareasbytheendofthedelimitationofthescopeofprotection,completewithwarningsigns,isolatingnetworkprotectionfacilities对于围岩结构面

7、产生的不连续变形，通过支护体对关键部位进行加强耦合支护（例如打锚索就属于关键部位的加强支护），限制其不连续变形，防止因个别部位的破坏引起整个支护体的失稳，达到成功支护的目的。3.4最佳支护时间和最佳支护时段的概念最佳支护时间是指可以使以变形的形式转化的工程力与围岩自撑力之和（PR+PD）同时达到最大的支护时间，其意义如图3所示。图3表明，最佳支护时间就是（PR+PD）－t曲线峰值点所对应的时间Ts。实践证明，