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1、Vol.42，No.1第42卷第1期February，2016SichuanBuildingMaterials2016年2月软岩巷道底臌治理控制机理刘顿(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001)摘要:由于软岩巷道掘进或回采的影响,引起其围圈承载拱的内侧给两拱以向外的力的作用,它较大程度地岩性质和应力状态发生了变化,使巷道顶底板向巷道内发降低了两拱两侧横截面上的轴力(如图1所示),进而大幅降生变形产生底臌。底臌导致巷道断面缩小,阻碍运输和人低了两帮的破坏应力和径向的应变,对减小围岩与支护之员行走,
2、妨碍通风,许多矿井不得不投入大量人力、物力间的压力具有重要作用。做一些临时处理工作。底臌严重的矿井,往往造成整个巷顶板锚索道报废,严重影响了矿山的生产和安全。为了更好预防底臌的产生,必须要对底臌治理控制机理进分析,本文主要从应力削弱原理和承载拱原理进行研究。关键词:软岩巷道;底臌;应力削弱;承载拱原理中图分类号:TD353文献标志码:B文章编号:1672-4011(2016)01-0110-02DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2016.01.0520前言承载拱随着煤矿开采情况的
3、越来越深,巷道掘进开挖过程中,经常会遇到复杂的地质异常情况,比如巷道冒顶塌方、突水和底板鼓起等事故。其中,无法回避的问题就是软岩巷环向应力圈道底臌治理问题。有关数据表明,在我国软岩巷道的返修率高达70%以上,尤其是软岩巷道的底臌破坏更为明显。图1承载拱形成示意图随着矿井开采深度的增加,深部岩体处于“三高一扰动”的复杂地质力学环境,使得岩体的结构和力学特征更为复杂。未来关于井下软岩巷道的底臌治理与研究必将是一个重要新课题。1底臌控制机理的定性分析目前针对软岩巷道底臌现象,其控制方法主要有支护N1′N2′N
4、2′N1′N1N2N2N1加固法、卸压法和联合法等。每种巷道底臌的控制方法,（a）（b）都有其自身的优缺点,同时由于各个矿区的地质构造条件图2承载拱形成示意图不同,各个矿区内巷道底臌的作用机理也各不相同,只有结合矿区巷道的自身地质条件来选择合理的底臌控制方法,2)外围岩体地应力削弱效应。如图2所示,顶底板锚才能使所制定的底臌控制方案达到最佳效果。因此,根据索借助于托盘对围岩实施了一个径向向外的作用力,由于软岩巷道的控制方法,其底臌的力学机理可概括为两个方岩石不同于一般的土体,它具有较大的内摩擦角,这一作
5、面。用力的覆盖范围较大,在其有效的覆盖范围内,该作用力1．1应力削弱原理对巷道围岩一定范围内的竖向与水平应力均进行了较大幅在软弱围岩中,随着隧道掘进过程中将产生松动的围度地削弱,使得两承载拱外围岩体作用在拱上的作用力发岩圈,原本由巷道周围岩层所承受的地应力大部分将传递生相当大的减小。需要指出的是,该作用力的范围并不是给松动圈上的岩体,此时松动圈自然形成一个环形压力拱,一个三角形的覆盖范围,这里进行了一个理想模型,目的由于作用在松动圈外围的环向应力圈本身也是一个承载拱,是清楚的说明问题。因此,松动圈承载拱
6、的外围将受到环向应力圈对它的挤压根据上述的分析不难看出,上述的应力削弱原理的实力作用。从图1可以看出,顶板和底板锚索对改变承载拱质是将巷道近距离围岩所承受的应力转移至距离远的岩层的两帮的受力与变形具有极显著的效果。中去,降低应力数值,因此,上述的围岩应力削弱原理的1)承载拱应力削弱效应。由于顶底板锚索分别从松动实质上属于围岩应力转移。推论:如图3所示,顶底板锚索支护在改变顶底板应作者简介:刘顿(1990-),男,安徽合肥人,硕士研究生,主要研究方力状态的同时,可以大幅降低两帮围岩的竖向应力和环向向：隧道
7、支护。应力,同理,两帮加强支护,也可以大幅降低顶底板岩体项目基金:安徽省高校自然科学重大项目资助-深井高应力软岩巷道局部弱支护机理与合理支护形式研究(KJ2015ZD20)中的水平应力和环向应力,从而有效抑制底臌。·110·第42卷第1期Vol.42，No.12016年2月SichuanBuildingMaterialsFebruary，2016围岩应力削弱区域底板锚索松动圈边界p注浆加固区U型棚q腰锚杆（锚索）下部锚杆（锚索）环向应力圈承载拱围岩应力削弱区域底板锚索图4巷道围岩力的平衡示意图图3外围岩
8、体应力削弱示意图当底板无底梁或锚杆索的情况下,底拱的上下两侧并1．2承载拱原理未能处于平衡状态,如果底板是没有经过加固处理,则容根据上述的分析,巷道周围存在一个松动圈,松动圈易破坏并向上凸起形成底臌。随之而来,底臌导致棚腿下虽然尚失了较大的承载能力,由于它是一个封闭的拱结构,端丧失内侧的位移约束而发生内移,内移则又会导致金属因此,仍具有一定的承载能力,即应当将其看成一个承载支架对巷道两帮围岩的向外被动作用力大幅降低,进而引拱。在这样一个认识
