深部高应力软岩巷道变形特性及控制研究.pdf

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1、技术天地2014年第9期深部高应力软岩巷道变形特性及控制研究张陆彪(安徽恒源煤电股份有限公司刘桥一矿．安徽淮北235159)【摘要】针对刘桥一矿深部软岩巷道大变形的控制难题，分析I146T采区轨道下山变形失稳的主要原因，提出“高强稳定型棚一索协同支护”技术方案，并现场应用。现场实践表明，采用该方案后巷道变形得到有效控制，保证了巷道的长期稳定，并为类似巷道围岩控制提供了技术支撑。【关键词】深部软岩巷道；棚一索协同支护；全封闭u型钢棚支架【中图分类号】TD353【文献标识码】A【文章编号】1007—4244(2014)09—

2、337—2深部软岩巷道支护问题一直是影响煤矿安全高效生产的重将经受工作面采动影响，现有支护设计很难保障其长期支护效大技术难题，进入深部开采后，随着巷道围岩应力的升高，浅部果，其主要原因如下：的硬岩在深部高应力的环境中则可能表现为软岩的变形特征；(1)现有锚网支护强度偏低尤其是围岩本身就是软岩的巷道在到达深部后，其围岩出现显Ⅱ46下采区轨道下山锚网支护设计未考虑锚网支护整体著变形，对深部巷道支护技术提出了更高的要求。因此，要从根性、锚杆预紧力矩等关键因素，由于未配合使用钢筋梯子梁或钢本上解决目前深部软岩巷道面临的支护难题，

3、必须对现有支护带，一方面造成实际支护中锚杆仅起到点锚杆的支护作用，对控技术进行改进，研究出一种具有较强的可操作性和良好支护效制锚杆间围岩变形作用较小；另一方面，当围岩变形较为强烈果的支护技术。时，由于现有支护护表能力差，不仅金属网容易屈服变形，而且一、工程概况网与网之间的搭接部位也极易破坏，从某种程度上降低了锚网安徽恒源煤电股份有限公司刘桥一矿Ⅱ46下采区轨道下山支护承载能力。采用直墙半圆拱断面，净宽×净高=3600ram×3400ram，原有支(2)现有支护承载结构稳定性较差护为锚喷支护，部分巷道采用架U型棚支护。在轨

4、道下山掘进过现有支护技术注重提高支护体的强度和刚度而忽略支护形程中，距掘进迎头20m后巷道即出现明显变形，巷道变形破坏特成的承载结构的结构稳定性。大量工程实践表明，深部高应力软征如下：岩巷道的失稳、破坏，往往并非是所选支护体的强度、刚度不够(1)顶板下沉量大，锚喷段巷道拱部已出现部分压平现象；所致，而是现有支护难以在巷道围岩浅部形成稳定、有效的承载(2)巷道两帮强烈内移，U型棚棚腿已出现内扎、扭曲现象；结构，支护体的承载性能难以充分发挥。(3)巷道强烈底臌，底臌量达到500mm。(3)底板未采取支护措施Ⅱ46下采区轨道下

5、山布置在距4煤底板20—30m左右的底板在深部软岩巷道中，由于底板未采取支护措施，在巷道顶帮岩层中，岩层主要为泥岩、铝质泥岩及泥质粉砂岩，使得轨道下支护后，巷道底板往往成为巷道变形、破坏的突破口。而且往往山维护难度加大，而且后期还将经受周围工作面采动影响。因由于巷道底鼓量较大，不得不反复进行卧底，卧底过程中人为对此，亟需针对轨道下山地质采矿条件，对刘桥一矿深部软岩巷道底板岩层进行扰动，使得巷道围岩松动圈发育范围进一步扩大；合理支护方式及参数展开研究，以保障巷道长期稳定。反复卧底进一步降低了巷道支护承载结构基础的稳定性，促

6、使二、深部高应力软岩巷道变形控制对策巷道两帮内移，导致支护承载结构稳定性进一步降低。(一)Ⅱ46下采区轨道下山围岩稳定性影响分析(4)现有支护设计缺乏针对性根据轨道下山地质采矿条件，造成轨道下山失稳、破坏的主现有锚杆支护在巷道浅部围岩难以形成稳定、有效的承载要影响因素如下：结构，造成锚杆支护承载能力难以充分发挥，难以控制此类巷道1、巷道围岩岩体强度较低的强烈变形。U型钢支架单纯的被动支护难以发挥深部稳定岩体轨道下山同岩岩性以泥质粉砂岩为主，根据已有资料，泥质的承载能力，在高应力作用下支架仍然大量出现屈服、破坏现粉砂岩中泥

7、质较多，局部夹有薄层状泥岩，巷道围岩岩体强度普象。遍较低。(二)支护方案确定2、巷道所处应力水平较高Ⅱ46下采区轨道下山服务年限较长，对巷道使用断面要求轨道下山变平段巷道底板标高约一753．5m，巷道埋深接近很高，结合轨道下山实际地质采矿条件，从保障巷道长期支护效780m。理论上轨道下山变平段围岩垂直应力水平高达19．13MPa。果出发，提出“高强稳定型棚一索协同支护”技术方案。将具备高在高应力作用下巷道浅部破碎岩体极易产生强烈的剪胀变形。阻可缩特性的U型钢支架作为基本支护，利用其提供的较高支护3、现有支护设计存在缺陷阻

8、力提高巷道浅部破碎岩体的残余强度，并将U型钢支架作为小现有巷道支护设计主要采用工程类比法，使得巷道支护设孔径预应力锚索的高强护表构件，在发挥锚索的锚固性能的同计在某种程度上存在一定的盲目性。时，充分调动深部稳定岩体的承载能力，并且实现对u型钢支架在Ⅱ46下采区轨道下山锚网支护设计中，采用2O×2200ram左的合理结