中国煤炭学会

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深部巷道围岩力学特征及其稳定性控制――常聚才谢广祥
发布时间: 2016年6月1日
来源: 中国煤炭学会

目的

  随着矿井开采逐渐向深部发展,深部巷道支护问题越来越严重,巷道变形特别严重,维护十分困难,且常常出现前掘后修、重复翻修的现象,维护费用极高。所以能否解决深部巷道的支护难题,是我国煤炭开采向深部发展和安全生产的关键问题之一。本文在深入研究深部巷道围岩变形破坏特征的基础上,研究深部软岩巷道围岩稳定性控制技术。

方法

  采用现场实测、数值模拟的研究方法,对巷道围岩变形移动及破坏规律进行了研究。首先,通过建立长60 m,高50 m,沿巷道掘进方向长50 m的FLAC3D数值计算模型,分析了巷道掘进前后围岩应力演化、破坏及变形特征;其次,在现场通对巷道围岩深部及表面位移、破坏范围进行了测试分析,揭示了深井软岩巷道围岩变形破坏特征。

结果

  深部巷道掘出后,围岩的自承能力逐步降低,围岩变形剧烈,随着时间的增加,降低的程度及范围进一步加大,从而导致围岩发生破坏,且巷道破坏先是从底板、顶板中央及两拱肩破坏,然后发展到整个巷道失稳破坏;底板围岩的变形及破坏范围明显大于巷道两帮及顶板。深部巷道支护必须与巷道围岩变形破坏特征相适应,才能保持巷道围岩稳定性,提出了深部巷道锚网索刚柔耦合及围岩整体注浆加固支护技术:首先,及时对巷道进行高强度、高预应力锚杆、钢筋网支护,增加围岩的强度,提高围岩的自承能力;其次,适时在关键部位实施高预应力锚索耦合支护,加强关键部位的稳定性,并抑制其破坏范围向更深处发展;再次;在巷道剧烈变形阶段以后的缓慢变形阶段初期,对巷道围岩进行注浆加固,以提高围岩的整体承载能力,增强围岩的稳定性,抑制围岩变形及破坏的继续发展;最后,选择合适的时间及方法对巷道底板进行支护,增强巷道底板围岩的稳定性。根据深部软岩底臌范围大,底臌强的特点,提出了一种控制底臌的新方法,超挖锚注回填技术,即首先通过超挖使得底板下的岩体位移量在一定空间内得以释放,然后对底板实施锚注,加固底板岩体,控制深部岩体的竖向变形,最后回填较高强度的混凝土层,抵抗回填层下岩体的变形,有效的改善巷道底板围岩力学性质和力学状态;并在施工过程中通过反馈信息进行参数优化。

结论

  工程实践表明,锚网索耦合支护与围岩整体注浆加固支护技术是控制深部岩巷围岩变形的有效方法。巷道施工后,对巷道顶底板及两帮收敛进行现场观测,经过50 d的观测,巷道两帮收敛量为152 mm,顶底板收敛量119 mm,并在30 d左右变形趋于稳定,保证了巷道的正常使用,取得了良好的技术经济效果,为类似条件的深部巷道控制和维护提供了一定借鉴意义。