深部高应力巷道

2015年第5期2015年5

月

a)大变形、强时效与强流变。在高应力软岩巷道的变形量不仅大且有着较强的时间效应和极长的持续性流变性。通常而言发生变形后时间多长达一至两个月之久，严重的甚至会达数年之久。而巷道在获得良好支护的前提下变形亦会达到100mm 左右，若前期支护效果不佳，则变形可达数百乃至上千毫米。据相关记录，曾有巷道连续20a 持续性发生底鼓现象，底鼓累计达数10m 多；b)初期变形率较大，自稳时间较短。在巷道刚刚开掘的前几天，巷道变形速度每天多在10mm 左右，严重的可达每天几十甚至上百毫米。此外，深部巷道围岩发生应变软化现象时由于大应力的作用，其自稳时间通常极短，往往数十分钟及数小时即可实现自稳；c)变形存在非对称性与时序性。首先巷道的变形先从两帮开始，当其达到一定程度后底板发生鼓起，其鼓起量为总移近量的70%～80%，随后才是巷道顶板发生沉降与破损。

2深部高应力软岩巷道支护措施

a)优化巷道设计。实际施工中施工人员应依据实测所得地质资料及生产所需对巷道的布局进行统一安排。(a)巷道的位置应尽量选择工程地质较佳、围岩破碎不厉害且强度较大的煤岩层；(b)对于有着强烈构造应力场的矿区，巷道挖掘方向应极力避免同应力大的方向相互垂直；(c)巷道断面形状的选择必须切合实际围岩应力分布特点，在深部软岩巷道的支护中常用的巷道断面形状有扁椭圆形、带反拱的圆形或马蹄形及带反拱的半圆拱形；

b)改进施工方法。对巷道的开掘尽量采用大型机械进行，需进行岩层爆破时，尽量采取光面爆破以降低对周围岩层的震动作用，避免围岩中环向裂隙的发育以确保围岩保持良好的完整性。此外巷道挖掘后应尽量保证其帮壁的平整光整，其中切不可出现大的凹凸，从而使得应力发生局部的集聚与分布不均；

c)对施工顺序及支护形式进行升级。软岩巷道因其变形有着持续性的特点，是以对高应力软岩巷道的支护不可过早，应在其发生可一定的变形后再开始，这样可有效降低支架所承受的压力，确保支护的效果。但结合围岩的变形特性，支护开始的时间则是越靠前越好，对此可通过分次支护的方法予以解决。具体而言在巷道掘出后立即对其进行初次支护，支护确保具有充足支护力的同时还应有一定柔性，待巷道出现适当变形后对其进行二次支护，这次支护中应适度地提升锚网的强度并延长锚杆与锚索的长度，从而使整个支护结构形成完整的环状承载体；

d)提升围岩自承圈的厚度。常用的方法有3种，(a)使用加长的高强度锚杆；(b)使用锚索进行加固，锚索因其长度较长，可深入岩层深部，有效地改善围岩的应力分布，增加自承圈厚度；(c)对传统支护结构进行优化升级，具体来说可在巷道变形最显著的顶底角增设斜拉锚杆或对底板进行锚喷支护，使巷道内的支护结构形成完整的封闭式支护体，提升支护效果；

e)对施工进行动态监管。依据求真务实的态度进行现场施工，构建完整的实时反馈系统，对施工中遭遇的各种问题进行及时反馈，设计人员则根据反馈所得信息对原有设计进行调整和优化，实现整个过程的动态管理。

3锚注支护技术及其机理

锚注支护技术是上世纪末发展起来的一种新型巷

道支护手段，其通过中空的锚杆实现锚杆支护与注浆支护的一体化，通过锚杆注浆在改善软岩岩体深部的松散结构，增强岩体强度的同时，为锚杆功效的发挥提供坚实的着力点，从而使锚杆同围岩构成完整由多层组合拱构成的支护结构，有效提升其整体性与承载力。具体而言锚注技术的支护机理有以下几点：a)通过注浆有效堵塞了围岩中的裂隙，封闭了其与空气及水源的接触，避免了因地下水的侵蚀而导致岩体强度进一步降低，同时通过注浆还有效提升了围岩的完整性，消除了裂隙尖端的应力集中，并减缓了巷道开掘后应力的集中速度，使围岩由原先的二向受力变为三向受力；b)浆液的粘结性使得注浆后岩体内部的不连续面及变形模量等力学特性显著改善，使其内部凝聚力和摩擦角明显提升，从而使围岩稳定性提升；c)通过锚注可显著强化巷道关键位置，使巷道围岩长期保持稳定。在软岩巷道中有一些地方诸如顶角、底角等是影响围岩稳定性的软弱位置，在注浆后，这些部分能够明显得到加强，并使得整个支护结构形成完整的环形承载体，显著提升巷道稳定性，避免其从破坏由关键位置的对外扩张，确保围岩长期保持稳定。

4结语

伴随煤矿开采深部的日益提升，井下巷道的应力水平亦不断提升，尤其是在地质活动较为频繁的地区，岩层水平应力多大于垂直应力，从而形成了高应力软岩巷道。此类巷道的支护难以靠传统的支护方式取得效果，极大地制约了煤炭行业的快速发展，所以增强对其的理论研究，探索适宜深部高应力软岩巷道支护的方法有着极为重要的现实意义，是煤炭行业实现长久可持续发展的必然需求。参考文献：

［1］孟庆彬.深部高应力软岩巷道变形破坏机理及锚注支护技

术研究［D ］.青岛：山东科技大学，2011.

［2］刘新杰.高应力软岩大断面巷道支护技术研究与应用［J ］.能

源技术与管理，2013(4)：73-74.

（责任编辑：刘倩倩）

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