1、深部高應力軟巖巷道圍巖控制技術研究3200字 摘要：針對某礦深部高應力軟巖巷道兩幫移近量大，變形破壞嚴重，局部地段底臌嚴重的現象，通過大量的現場地質調查和軟巖力學性質試驗，分析研究了深部高應力軟巖巷道變形失穩機理；通過理論分析和相似材料、數值模擬確定了該礦軟巖巷道圍巖控制方法及高應力軟巖巷道最正確支護方式、支護參數和最正確支護時機。為相鄰礦井及相似地質條件下巷道圍巖控制提供參考根據。 1 概述鶴煤九礦31采區開采深度到達700m，區域程度主應力較大，屬于深井開采；-530輔助程度位于31采區下部，-530輔助程度巖巷開挖處于高地應力區，巷道圍巖處于軟巖狀態，施工條件復雜化，巷道自開掘之后一直處

2、于流變狀態，巷道兩幫移近量大，變形破壞嚴重，有局部底臌嚴重，嚴重影響平安消費。對該礦-530輔助程度巖巷圍巖失穩機理及支護技術研究是礦井采掘接替順利銜接的保障，是礦井實現平安開采技術體系的重大課題，也為相似地質條件下軟巖巷道設計與支護提供理論支撐，對該礦及整個煤業公司平安高效消費有一定指導意義。因此，針對該礦實際地質條件和目前存在的問題，研究確定該礦軟巖巷道圍巖控制方法及高應力軟巖巷道支護技術及合理工藝參數，具有重要的理論價值和應用價值1-2。2 巷道失穩機理及加固思路分析2.1 巷道破壞特征及失穩機理分析 -420回風暗斜井，拱肩及直墻噴層局部出現裂縫、噴層脫落現象。裂縫角度呈現不規那么形態

3、，分析其原因為剪切及拉伸破壞，力源為程度力。東總回風巷開口處出現與-420風暗斜井類似的現象，但底臌現象非常嚴重，底板中部出現縱向的張拉裂縫，寬處能容下膠鞋，兩幫無明顯差異。底板新鋪設軌道翹起，無法使用。分析巷道圍巖失穩機理為：以程度應力為主和采動支承壓力共同作用下引起巷道頂底板變形，形成巷道底臌、頂板冒落。2.2 失穩巷道加固技術分析 根據巷道圍巖破壞特征及失穩機理分析，巷道加固時，必須保證支護構造要有足夠的承載才能，保證靜動壓下的穩定，不再進展修復加固。采取有效的主動支護措施，充分發揮圍巖的自承才能，大大進步支護構造的承載力和適應性，進步圍巖的整體性和自承載才能。根據該礦東總回風巷圍巖變形

4、機理和當前巷道支護開展現狀，提出東總回風巷支護的原那么是：高抗邊讓、預留斷面；屢次注漿，固結、強化圍巖；錨桿+錨索+錨注協調支護3。3 巷道支護參數數值模擬分析3.1 數值計算模型的建立4-6 根據支護方式及工作面與東總回風巷的關系，提出如下的數值模擬方案：方案：工作面超前支承壓力或側向支承壓力作用下，錨網索噴+U29型鋼支護。方案：工作面超前支承壓力或側向支承壓力作用下，錨網+錨索噴+全斷面錨注。方案：工作面超前支承壓力或側向支承壓力作用下，錨網索噴。網格模型見圖1。錨桿索、注漿錨桿見圖2。3.2 數值模擬結果分析 根據上述三個數值模擬方案，分別從應力、圍巖深部和外表位移兩個方面進展分析。在

5、巷道頂板、底板、兩幫巖體內設置監控測線，每條測線上設置200個點，如圖3所示：應力分析：超前側向支承壓力作用下的各支護方式的主應力曲線如圖4 所示。從圖中可以看出拱頂1-1測線最大主應力應力峰值范圍：錨網噴+U型鋼支護時20.80MPa，距巷道外表4.08m；錨網索噴時，20.45MPa，距巷道外表4.95m；錨網索噴注支護時，26.03MPa，距巷道外表3.47m。說明隨著支護才能的進步，最大主應力峰值向巷道外表挪動。底板測線1-1最大主應力應力峰值范圍：錨網噴+U型鋼支護時30.00MPa，距巷道外表5.0m；錨網索噴時，29.93MPa，距巷道外表5.15m；錨網索噴注支護時，19.83

6、MPa，距巷道外表1.11m。說明采用底拱和注漿支護后，最大主應力峰值向巷道外表挪動了4m多，有效控制了底板變形。測線3-3左幫的最大主應力應力峰值范圍：錨網噴+U型鋼支護時30.33MPa，距巷道外表3.36m；錨網索噴時，28.50MPa，距巷道外表3.57m；錨網索噴注支護時，35.609MPa，距巷道外表2.21m。說明采用底拱和注漿支護后，最大主應力峰值向巷道外表挪動了1.15m，有效地控制了兩幫變形。由于受采動影響，巷道兩側變形表現出不均勻性，其中右幫的塑性區和采空區下方的塑性區貫穿，使右幫應力的峰值內移，且數值也比左幫小。測線3-3右幫的最大主應力應力峰值范圍：錨網噴+U型鋼支護

7、時19.35MPa，距巷道外表5.20m；錨網索噴時，18.40Mpa，距巷道外表5.35m；錨網索噴注支護時，19.15Mpa，距巷道外表4.11m。說明采用底拱和注漿支護后，最大主應力峰值向巷道外表挪動了1.24m，有效控制了兩幫變形。位移分析：從測線上的程度位移和鉛直位移可以看出，在超前支承壓力作用下，巷道整體向煤層和采空區方向挪動。假設巷道所受程度應力一樣，那么1-1測線上的程度位移幾乎為零，而頂板巖層整體向右挪動200mm左右，底板挪動整體向右挪動130mm左右；假設在均壓狀態下，3-3測線上的鉛直位移應幾乎為零，而左幫向上整體挪動10mm左右，右幫整體挪動80mm左右。見圖5通過分

8、析可知：采用錨網+錨索+錨注支護，可以對頂幫圍巖進展有效控制。對兩幫和頂板來說，應力峰值向巷道壁轉移，巷道圍巖受力情況得到了改善。巷道周邊塑性區尤其是底板有一定程度的幅度減小。來自采空區方向的塑性區范圍很大，而煤柱側的塑性范圍相對較小。底板采用注漿錨桿后，塑性范圍得到一定程度的減小。4 工業試驗效果錨桿錨索錨注強力協調支護方式在東總回風巷使用后，圍巖的變形量降低幅度明顯，頂板離層得到了有效的控制7。變形速度降到0.1mm/d以下，變形量降低35%左右。圍巖的完好性相比大大進步，頂板、兩幫完好、穩定。兩幫鼓出、頂板破碎等原支護破壞的現象比擬少見。錨桿錨索錨注可以同時發揮作用，大大減少掘巷期間冒頂

9、、片幫的可能性，進步了掘進速度。5 結論錨桿錨索錨注強力協調支護技術獲得了良好的支護效果，可以成功地解決九礦深井開拓巷道的支護難題，使礦井的支護狀況和平安程度發生了本質的變化。錨桿錨索錨注強力協調支護技術支護本錢比普通的錨固技術有所進步，但根本解決了深部開拓巷道屢次翻修的問題，使巷道掘進和維修綜合本錢顯著降低，獲得了顯著的經濟效益。錨桿錨索錨注強力協調支護實現了高強度、高剛度的協調支護設計理念，克制了以往支護系統不能互相協調的弊端。降低了巷道的翻修率，進步了巷道的掘進速度。參考文獻：1錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制M.中國礦業大學出版社，2022年.2劉少偉，馬念杰等.錨桿支護煤巷冒頂危險區預測及工程應用M.煤炭工業出版社，2022年.3李學華，楊宏敏，劉漢喜，等.動壓軟巖巷道錨注加固機理與應用研究J.采礦與平安工程報，2022，232：159-164.4王永秀，毛德兵，齊慶新.數值模擬中煤巖層物理力學參數確定的研究J