蘆嶺礦軟巖巷道底板失穩(wěn)原因分析及控制技術(shù)

倪超

摘 要：基于理論分析及FLAC3D數(shù)值模擬的方法，結(jié)合淮北礦區(qū)蘆嶺礦深部軟巖巷道工程實(shí)踐，對(duì)深井動(dòng)壓軟巖巷道底板失穩(wěn)原因進(jìn)行了分析，得出底鼓變形主要是由底板水平應(yīng)力增大與集中造成的結(jié)論。針對(duì)工程實(shí)際，提出了分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)：在圍巖相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，采取“注漿+錨網(wǎng)噴+中空注漿錨索+高強(qiáng)錨桿+反底拱”的支護(hù)方案；在圍巖穩(wěn)定性較差的區(qū)域，采取“切縫+全封閉U型棚配合底拱鎖底錨桿+滯后注錨、索”的支護(hù)方案。該支護(hù)技術(shù)成功應(yīng)用于西軌大巷底板控制，取得良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：動(dòng)壓 軟巖巷道 底板失穩(wěn) 水平應(yīng)力 分區(qū)域強(qiáng)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（a）-0059-05

煤礦軟巖問(wèn)題一直是困擾煤礦生產(chǎn)重大難題之一。隨著開(kāi)采深度的不斷增加，地質(zhì)環(huán)境惡劣、地應(yīng)力增大、破碎巖體增多、涌水量加大等一系列問(wèn)題更加突出，使得巷道底鼓成為目前礦井進(jìn)入深部開(kāi)采所遇到的主要難題之一，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料表明，在不支護(hù)底板的深部開(kāi)采中，由底鼓引起的變形占巷道頂?shù)装逡平康?/3～3/4，底鼓造成的巷道維修量占到維修總量的50%[1]。嚴(yán)重巷道底鼓不僅增加了維修工作量和巷道維護(hù)成本，而且還對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成影響。

諸多學(xué)者針對(duì)軟巖巷道失穩(wěn)機(jī)理及控制技術(shù)進(jìn)行了研究，D.J.Rockaway通過(guò)對(duì)巷道底鼓現(xiàn)象的調(diào)查認(rèn)為巷道底鼓主要取決于底板表面以下至少6 m厚的巖層的性質(zhì)[2]；康紅普經(jīng)過(guò)分析計(jì)算得出結(jié)論：底板巖層撓曲引起的底鼓量占總底鼓量的67%，底板巖層彈塑性位移和擴(kuò)容位移底鼓分別是總底鼓量的11.8%和11.2%。認(rèn)為底鼓的原因在于失穩(wěn)的底板巖層向巷道內(nèi)壓曲、偏應(yīng)力作用下的擴(kuò)容、巖石自身的遇水膨脹[3]；姜耀東根據(jù)巷道所處的地質(zhì)條件、底板圍巖性質(zhì)和應(yīng)力狀態(tài)的差異、底板巖層鼓入巷道的方式將底鼓分為4類(lèi)[4～5]：擠壓流動(dòng)性底鼓、撓曲褶皺性底鼓、遇水膨脹性底鼓和剪切錯(cuò)動(dòng)性底鼓。巷道底鼓的控制方法主要分為卸壓法和加固法兩大類(lèi)[6]。雖然很多學(xué)者已經(jīng)對(duì)軟巖巷道失穩(wěn)機(jī)理及控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，但隨著開(kāi)采深度的增加，軟巖巷道呈現(xiàn)出新的失穩(wěn)特征，原有的支護(hù)理論及方式顯得有些力不從心，因此，有必要對(duì)其進(jìn)行更加深入的研究。

以淮北礦區(qū)Ⅱ82人行上山及西軌大巷為研究、實(shí)驗(yàn)對(duì)象，針對(duì)其圍巖地質(zhì)條件、巷道底鼓狀況，提出分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)，經(jīng)工程實(shí)踐證明，此種控制技術(shù)及支護(hù)方案可行。

1 底板失穩(wěn)原因分析

1.1 工程條件

Ⅱ82人行上山位于Ⅱ二采區(qū)中部，水平標(biāo)高為-460 m～-585 m。巷道施工層位以砂巖為主?？箟簭?qiáng)度為55～140.5 MPa，抗拉強(qiáng)度為8.5～20.5 MPa，堅(jiān)固性系數(shù)為3.0～5.0，巖體質(zhì)量較好，屬于中等穩(wěn)定頂板；局1部為泥巖和粉砂巖，厚度2～4 m，裂隙較發(fā)育，孔隙率在4.5%左右，抗壓強(qiáng)度為26.9MPa，抗拉強(qiáng)度為1.5～8.4 MPa，堅(jiān)固性系數(shù)2.6～3.0，屬于不穩(wěn)定頂板，頂板管理困難，施工中易出現(xiàn)冒頂和漏頂現(xiàn)象。巖層傾角5～10°，平均7°，地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，巖層起伏較小?？赡軜?gòu)成影響的充水含水層有：煤層頂板砂巖裂隙含水層和Ⅱ二采區(qū)二、三區(qū)段工作面老塘水。

為了分析巷道底鼓變形原因及變形程度，特在Ⅱ82石門(mén)及Ⅱ82運(yùn)輸三岔門(mén)附近進(jìn)行礦壓觀測(cè)，巷道底鼓位移量如圖1及圖2所示。

從圖1可以看出Ⅱ82石門(mén)附近巷道底鼓量均已達(dá)到500 mm以上，屬于破壞性底鼓范圍。巷道底鼓量大，發(fā)展快，對(duì)底板，兩幫和頂板圍巖破壞性較大。這類(lèi)底鼓上升量很大，兩幫巖石易開(kāi)裂、內(nèi)移、片幫，頂板易下沉、破裂、掉塊，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，最后巷道完全破壞，必須徹底翻修才能使用。

從圖2可以看出Ⅱ82三岔門(mén)底鼓量也已達(dá)到350 mm以上，屬于嚴(yán)重底鼓范圍。巷道底鼓發(fā)展快，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，巷道噴層開(kāi)裂，裂縫加大，兩幫內(nèi)移加大，軌面鼓偏，枕木鼓歪、鼓斷，水溝擠壞，頂板下沉、開(kāi)裂、掉渣，斷面縮小1/5～1/8影響生產(chǎn)使用，嚴(yán)重威脅運(yùn)輸安全，必須停產(chǎn)起底，擴(kuò)修、翻修處理。

1.2 底板失穩(wěn)原因分析

1.2.1 工作面超前支承壓力、滯后支承壓力的影響

Ⅱ82新人行上山在Ⅱ829工作面回采的前后巷道出現(xiàn)了不同的底鼓特征，而水平應(yīng)力是影響巷道底鼓的主要應(yīng)力，故為了分析Ⅱ829工作面采動(dòng)時(shí)超前支承壓力、滯后支承壓力對(duì)Ⅱ82新人行上山底板巷道水平應(yīng)力的影響，現(xiàn)對(duì)處于兩種支承壓力條件下Ⅱ82新人行上山底板圍巖的水平應(yīng)力變化規(guī)律進(jìn)行了FLAC3D模擬。

圖3給出了Ⅱ82新人行上山巷道距工作面不同水平距離時(shí)，巷道圍巖內(nèi)水平應(yīng)力的分布特征，由圖3可以得出：

（1）巷道底板內(nèi)部圍巖在工作面采動(dòng)超前支承壓力、滯后支承壓力的影響下都出現(xiàn)了水平應(yīng)力的增大與集中，而巷道正處于工作面采空區(qū)下方時(shí)水平應(yīng)力得到了緩解降低。

（2）巷道底板圍巖內(nèi)部水平應(yīng)力集中程度和范圍在巷道距工作面水平距離為10 m時(shí)達(dá)到最大，高達(dá)22.8 MPa，應(yīng)力集中系數(shù)達(dá)到1.52；當(dāng)工作面逐漸遠(yuǎn)離巷道時(shí)，在采動(dòng)滯后支承壓力的影響下巷道底板內(nèi)部水平集中應(yīng)力再次出現(xiàn)了增大與集中。

以上分析的Ⅱ829工作面跨采作用下Ⅱ82新人行上山底板內(nèi)的水平應(yīng)力分布規(guī)律與Ⅱ82新人行上山底鼓治理段的礦壓觀測(cè)是相符的，底板位移變化分為三個(gè)階段：開(kāi)始加速破壞階段、中期穩(wěn)定階段以及后期加速階段。巷道底板受力也經(jīng)過(guò)三個(gè)階段，前期巷道受到Ⅱ829工作面超前支承壓力影響底板內(nèi)水平應(yīng)力急劇增大，中期巷道處于Ⅱ829工作面下方巷道處于應(yīng)力降低區(qū)域底板水平應(yīng)力隨之得到緩解降低，后期當(dāng)Ⅱ829采空區(qū)滯后支承壓力開(kāi)始作用時(shí)底板內(nèi)水平應(yīng)力再次迅速增高，底板則出現(xiàn)了再次底鼓現(xiàn)象。

1.2.2 底板應(yīng)力endprint

采空區(qū)下方不同深度的底板其應(yīng)力集中程度差異較大，越靠近煤層底板巖層內(nèi)應(yīng)力集中程度越高，越遠(yuǎn)離煤層底板巖層內(nèi)應(yīng)力集中程度越低。不同底板深度對(duì)應(yīng)工作面跨上山開(kāi)采下應(yīng)力在底板巖層中的分布規(guī)律如圖5所示，CH006代表距離煤層底板6 m處的底板應(yīng)力分布規(guī)律，CH016代表距離煤層底板16 m處的底板應(yīng)力分布規(guī)律，CH026代表距離煤層底板26 m處的底板應(yīng)力分布規(guī)律。

Ⅱ82新人行上山在下口水平底鼓治理段隨著向末端靠近，巷道圍巖所處層位與煤層底板距離不斷減小，故巷道所處層位的煤層底板應(yīng)力也是逐漸增大，從現(xiàn)場(chǎng)巷道底板的破壞情況來(lái)看，底板的位移也是逐漸增大，Ⅱ82新人行上山起坡點(diǎn)至巷道水平末端約40 m，前25 m底鼓情況不明顯巷道整體較為穩(wěn)定，后15 m至三叉門(mén)附近巷道底板明顯鼓起，這與工作面跨采期間煤層底板不同深度應(yīng)力分布規(guī)律是一致的（見(jiàn)圖4）。

1.2.3 圍巖結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度在跨采前后變化的影響

巖體在拉、壓條件下一般要經(jīng)過(guò)彈性階段、塑性階段、破壞階段，如圖6、圖7所示，巖體在彈性階段隨著拉、壓力的增大應(yīng)變較小，當(dāng)拉、壓力超過(guò)巖體的抗拉、抗壓強(qiáng)度極限，巖體破壞成松散狀，但巖體不同于巖塊，在摩擦咬合力的作用下巖體仍能保持一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定，但當(dāng)再承受拉、壓力時(shí)即使拉、壓力很小，巖體也會(huì)產(chǎn)生劇烈變形。

Ⅱ82新人行上山底板在Ⅱ829工作面超前支承壓力作用下，已加固的底板承受復(fù)雜應(yīng)力破壞，底板巖體已經(jīng)出現(xiàn)松散破碎，圍巖強(qiáng)度大幅降低，在經(jīng)過(guò)超前支承壓力影響區(qū)后Ⅱ82新人行上山巷處于Ⅱ829工作面采動(dòng)應(yīng)力降低區(qū)域，巷道圍巖應(yīng)力較低，故巷道可保持一定的穩(wěn)定性，未發(fā)生劇烈底鼓，但當(dāng)Ⅱ829工作面遠(yuǎn)離Ⅱ82新人行上山后，巷道處于當(dāng)Ⅱ829工作面滯后支承壓力區(qū)，巷道底板圍巖再次進(jìn)入高應(yīng)力狀態(tài)，已破壞的底板圍巖在高應(yīng)力作用下出現(xiàn)劇烈變形破壞，巷道底鼓表現(xiàn)嚴(yán)重。

1.2.4 水理作用

Ⅱ82新人行上山屬于準(zhǔn)備巷道，底鼓治理段處于上山下口，底板經(jīng)常出現(xiàn)積水，水的存在加劇了底鼓的發(fā)生，其主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：底板巖層浸水后，水的潤(rùn)滑作用減少了巖塊間的摩擦力，使巖體更加破碎松散，破壞了其完整性，大大降低底板的承載能力，同時(shí)水還減小了巖層間的粘結(jié)力，形成滑移面使巖體分層，降低了巖體的抗拉壓能力，易于引起底鼓；Ⅱ82新人行上山下口處底板其底板多以泥巖或砂質(zhì)泥巖為主，節(jié)理、滑面及層間滑動(dòng)構(gòu)造發(fā)育，受壓易發(fā)生塑性流變，物理力學(xué)性質(zhì)極差，在浸水化條件下更易軟化崩解而松散破碎；底板水不僅與暴露的底板巖層表面相接觸，還要通過(guò)裂隙深入到底板深部巖層，加速底板圍巖的強(qiáng)度損失和體積膨脹，形成惡性循環(huán)。

2 分區(qū)域底板強(qiáng)化控制技術(shù)

綜合以上分析，并結(jié)合現(xiàn)有工程實(shí)踐結(jié)果[7～9]，在西軌大巷圍巖控制中我們提出巷道圍巖的分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)，即采用邊抗邊讓?zhuān)探Y(jié)圍巖，加固幫角和控制底鼓的對(duì)策。目的在于改善巷道圍巖應(yīng)力場(chǎng)，強(qiáng)化錨桿的承載性能、強(qiáng)化圍巖結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度、強(qiáng)化圍巖承載結(jié)構(gòu)[10]。其總體思路為：高性能預(yù)拉力錨桿、中空注漿錨索、U型鋼封閉拱形可伸縮支架與巷道滯后注漿加固相結(jié)合的方法，針對(duì)圍巖破碎程度的不同區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域控制，圍巖破壞嚴(yán)重或底鼓時(shí)增加架棚、做底拱。

基于分區(qū)域強(qiáng)化控制的思想，在巷道圍巖相對(duì)完整，穩(wěn)定性較好，應(yīng)力保持相對(duì)完整的區(qū)域，采用“注漿+錨網(wǎng)噴+中空注漿錨索+高強(qiáng)錨桿+反底拱”的支護(hù)方案，該方案分為兩個(gè)部分，一是頂幫強(qiáng)化加固，二是底板治理。對(duì)于圍巖穩(wěn)定程度較差和底鼓傾向嚴(yán)重的區(qū)域，圍巖破碎，穩(wěn)定性差，自穩(wěn)時(shí)間短，不具備迎頭打錨桿的條件，具有嚴(yán)重底鼓傾向，則采用“切縫+全封閉U型棚配合底拱鎖底錨桿+滯后注錨、索”的方案。

利用FLAC3D軟件分別對(duì)原方案支護(hù)以及設(shè)計(jì)支護(hù)方案下巷道圍巖的應(yīng)力特征，如圖8所示。

由模擬結(jié)果可知，巷道圍巖內(nèi)部水平應(yīng)力集中效應(yīng)在不同的支護(hù)條件下具有不同的主要作用位置。在原支護(hù)方案下，巷道兩幫及底板均出現(xiàn)應(yīng)力集中；在設(shè)計(jì)支護(hù)條件下，水平應(yīng)力集中效應(yīng)主要作用于底板，且集中程度明顯降低。

3 工程實(shí)踐

3.1 工程地質(zhì)條件

-590西軌大巷布置在9煤底板中，巷道施工層位以砂巖為主?？箟簭?qiáng)度為55～140.5 MPa，抗拉強(qiáng)度為8.5～20.5 MPa，堅(jiān)固性系數(shù)為3.0～5.0，巖體質(zhì)量較好，屬于中等穩(wěn)定頂板；局部為泥巖和粉砂巖，厚度2～4 m，裂隙較發(fā)育，孔隙率在4.5%左右，抗壓強(qiáng)度為26.9 MPa，抗拉強(qiáng)度為1.5～ 8.4 MPa，堅(jiān)固性系數(shù)2.6～3.0，屬于不穩(wěn)定頂板，頂板管理困難，施工中易出現(xiàn)冒頂和漏頂現(xiàn)象。巖層傾角5～15°，平均10°，地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，巖層起伏較小。-590西軌大巷區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)采區(qū)可能構(gòu)成影響的充水含水層有：煤層頂板砂巖裂隙含水層，煤層底板太原組灰?guī)r含水層。

3.2 支護(hù)方案

3.2.1 圍巖相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域

在巷道圍巖相對(duì)完整，穩(wěn)定性較好，應(yīng)力保持相對(duì)完整的區(qū)域，采用“注漿+錨網(wǎng)噴+中空注漿錨索+高強(qiáng)錨桿+反底拱”的支護(hù)方案，工藝流程圖如圖9所示。

底板刷臥參數(shù)、淺孔注漿孔及底板錨桿布置如圖10所示，必須對(duì)巷道底板澆筑的650 mm厚幫部進(jìn)行保護(hù)處理，對(duì)墻腳開(kāi)挖后需及時(shí)支設(shè)模板，澆筑鋼筋砼。底板注漿孔深度為2800 mm，每個(gè)斷面布置5孔，注漿孔間排距：1000 mm×1600 mm。注漿壓力不大于3.0 MPa。注漿材料采用525硫鋁酸鹽快硬水泥或化學(xué)漿液。底板反拱采用11#礦用工字鋼橫向軋制而成。中空注漿錨索及底板加強(qiáng)錨桿（索）每孔均采用兩卷Z2380樹(shù)脂藥卷錨固，具體參數(shù)如表1所示。

底板反底拱及錨桿、錨索施工完畢后，即進(jìn)行砼澆筑地坪處理，砼等級(jí)C20。砼厚度200 mm。endprint

3.2.2 圍巖穩(wěn)定性較差區(qū)域

對(duì)于圍巖穩(wěn)定程度較差和底鼓傾向嚴(yán)重的區(qū)域，圍巖破碎，穩(wěn)定性差，自穩(wěn)時(shí)間短，不具備迎頭打錨桿的條件，具有嚴(yán)重底鼓傾向則采用方案二“切縫+全封閉U型棚配合底拱鎖底錨桿+滯后注錨、索”的方案，支護(hù)參數(shù)如圖11所示?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)圍巖破碎，結(jié)合后路巷道的維護(hù)情況，必須對(duì)U型棚進(jìn)行鎖腿加強(qiáng)支護(hù)，可根據(jù)前面工序在扒矸機(jī)后進(jìn)行，在復(fù)噴與深孔注漿前完成。

3.3 控制效果

基于分區(qū)域強(qiáng)化控制原理提出的支護(hù)方案在某礦西軌大巷中進(jìn)行了應(yīng)用。結(jié)果表明，分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)能夠有效的適應(yīng)動(dòng)壓軟巖巷道的變形破壞規(guī)律，巷道變形得到控制，巷道的變形在允許的范圍內(nèi)。目前巷道基本沒(méi)有復(fù)修，巷道圍巖變形基本穩(wěn)定，足以滿足使用的要求。

4 基本結(jié)論

（1）巷道底鼓變形特征主要表現(xiàn)在：受跨采影響，距離采煤工作面近，巷道圍巖變形量大，且底板變形量明顯大于兩幫變形量；隨著采煤工作面與巷道時(shí)空關(guān)系的變化，底板的變形速度不同。

（2）巷道底鼓變形的原因主要在于巖體本身強(qiáng)度低，遇水易膨脹軟化，在上覆工作面超前支承壓力和滯后支承壓力的影響下，導(dǎo)致巷道底板水平應(yīng)力增大與集中，從而使巷道底鼓變形。

（3）巷道底鼓變形的機(jī)理為在地應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、采動(dòng)應(yīng)力影響下圍巖結(jié)構(gòu)破碎，物理力學(xué)性能差，一方面巖石遇水膨脹；另一方面巖石在浸水或風(fēng)化的條件下軟化崩解而松散破碎，兩方面又是相互影響的，產(chǎn)生大量的膨脹變形量，極易導(dǎo)致底板整體支護(hù)失效，進(jìn)而巷道發(fā)生底鼓變形。

（4）根據(jù)理論分析及實(shí)踐提出了分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)，在圍巖相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，采取“注漿+錨網(wǎng)噴+中空注漿錨索+高強(qiáng)錨桿+反底拱”的支護(hù)方案；在圍巖穩(wěn)定性較差的區(qū)域，采取“切縫+全封閉U型棚配合底拱鎖底錨桿+滯后注錨、索”的支護(hù)方案。

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3.2.2 圍巖穩(wěn)定性較差區(qū)域

對(duì)于圍巖穩(wěn)定程度較差和底鼓傾向嚴(yán)重的區(qū)域，圍巖破碎，穩(wěn)定性差，自穩(wěn)時(shí)間短，不具備迎頭打錨桿的條件，具有嚴(yán)重底鼓傾向則采用方案二“切縫+全封閉U型棚配合底拱鎖底錨桿+滯后注錨、索”的方案，支護(hù)參數(shù)如圖11所示。考慮到現(xiàn)場(chǎng)圍巖破碎，結(jié)合后路巷道的維護(hù)情況，必須對(duì)U型棚進(jìn)行鎖腿加強(qiáng)支護(hù)，可根據(jù)前面工序在扒矸機(jī)后進(jìn)行，在復(fù)噴與深孔注漿前完成。

3.3 控制效果

基于分區(qū)域強(qiáng)化控制原理提出的支護(hù)方案在某礦西軌大巷中進(jìn)行了應(yīng)用。結(jié)果表明，分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)能夠有效的適應(yīng)動(dòng)壓軟巖巷道的變形破壞規(guī)律，巷道變形得到控制，巷道的變形在允許的范圍內(nèi)。目前巷道基本沒(méi)有復(fù)修，巷道圍巖變形基本穩(wěn)定，足以滿足使用的要求。

4 基本結(jié)論

（1）巷道底鼓變形特征主要表現(xiàn)在：受跨采影響，距離采煤工作面近，巷道圍巖變形量大，且底板變形量明顯大于兩幫變形量；隨著采煤工作面與巷道時(shí)空關(guān)系的變化，底板的變形速度不同。

（2）巷道底鼓變形的原因主要在于巖體本身強(qiáng)度低，遇水易膨脹軟化，在上覆工作面超前支承壓力和滯后支承壓力的影響下，導(dǎo)致巷道底板水平應(yīng)力增大與集中，從而使巷道底鼓變形。

（3）巷道底鼓變形的機(jī)理為在地應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、采動(dòng)應(yīng)力影響下圍巖結(jié)構(gòu)破碎，物理力學(xué)性能差，一方面巖石遇水膨脹；另一方面巖石在浸水或風(fēng)化的條件下軟化崩解而松散破碎，兩方面又是相互影響的，產(chǎn)生大量的膨脹變形量，極易導(dǎo)致底板整體支護(hù)失效，進(jìn)而巷道發(fā)生底鼓變形。

（4）根據(jù)理論分析及實(shí)踐提出了分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)，在圍巖相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，采取“注漿+錨網(wǎng)噴+中空注漿錨索+高強(qiáng)錨桿+反底拱”的支護(hù)方案；在圍巖穩(wěn)定性較差的區(qū)域，采取“切縫+全封閉U型棚配合底拱鎖底錨桿+滯后注錨、索”的支護(hù)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 王振，劉超，張建新，等.深部軟巖底鼓巷道錨注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40（8）：24-27.

[2] Rockway D.J.Investigation into the Effects of Weak Floor Conditions on the Stability of Coal Pillar[J].United States Bureau of Mines Open File Report Final，1979：237-243.

[3] 康紅普.底鼓的機(jī)理及防治[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

[4] 姜耀東，陸士良.巷道底鼓的機(jī)理研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，1994.

[5] 姜耀東，趙毅鑫，劉文崗，等.深部開(kāi)采中巷道底鼓問(wèn)題的研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23（14）：2396-2401.

[6] 康紅普.軟巷巖道和硐室的底鼓機(jī)理及卸壓技術(shù)的研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，1993.

[7] 李學(xué)華，楊宏敏，劉漢喜，等.動(dòng)壓軟巖巷道錨注加固機(jī)理與應(yīng)用研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2006，23（2）：159-163.

[8] 柏建彪，王襄禹，賈明魁，等.深部軟巖巷道支護(hù)原理及應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30（5）：632-635.

[9] 許興亮，張農(nóng).富水條件下軟巖巷道變形特征與過(guò)程控制研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，36（3）：298-302.

[10] 李學(xué)華，姚強(qiáng)嶺，張農(nóng).軟巖巷道破裂特征與分階段分區(qū)域控制研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，38（5）：618-622.endprint

3.2.2 圍巖穩(wěn)定性較差區(qū)域

對(duì)于圍巖穩(wěn)定程度較差和底鼓傾向嚴(yán)重的區(qū)域，圍巖破碎，穩(wěn)定性差，自穩(wěn)時(shí)間短，不具備迎頭打錨桿的條件，具有嚴(yán)重底鼓傾向則采用方案二“切縫+全封閉U型棚配合底拱鎖底錨桿+滯后注錨、索”的方案，支護(hù)參數(shù)如圖11所示?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)圍巖破碎，結(jié)合后路巷道的維護(hù)情況，必須對(duì)U型棚進(jìn)行鎖腿加強(qiáng)支護(hù)，可根據(jù)前面工序在扒矸機(jī)后進(jìn)行，在復(fù)噴與深孔注漿前完成。

3.3 控制效果

基于分區(qū)域強(qiáng)化控制原理提出的支護(hù)方案在某礦西軌大巷中進(jìn)行了應(yīng)用。結(jié)果表明，分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)能夠有效的適應(yīng)動(dòng)壓軟巖巷道的變形破壞規(guī)律，巷道變形得到控制，巷道的變形在允許的范圍內(nèi)。目前巷道基本沒(méi)有復(fù)修，巷道圍巖變形基本穩(wěn)定，足以滿足使用的要求。

4 基本結(jié)論

（1）巷道底鼓變形特征主要表現(xiàn)在：受跨采影響，距離采煤工作面近，巷道圍巖變形量大，且底板變形量明顯大于兩幫變形量；隨著采煤工作面與巷道時(shí)空關(guān)系的變化，底板的變形速度不同。

（2）巷道底鼓變形的原因主要在于巖體本身強(qiáng)度低，遇水易膨脹軟化，在上覆工作面超前支承壓力和滯后支承壓力的影響下，導(dǎo)致巷道底板水平應(yīng)力增大與集中，從而使巷道底鼓變形。

（3）巷道底鼓變形的機(jī)理為在地應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、采動(dòng)應(yīng)力影響下圍巖結(jié)構(gòu)破碎，物理力學(xué)性能差，一方面巖石遇水膨脹；另一方面巖石在浸水或風(fēng)化的條件下軟化崩解而松散破碎，兩方面又是相互影響的，產(chǎn)生大量的膨脹變形量，極易導(dǎo)致底板整體支護(hù)失效，進(jìn)而巷道發(fā)生底鼓變形。

（4）根據(jù)理論分析及實(shí)踐提出了分區(qū)域強(qiáng)化控制技術(shù)，在圍巖相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，采取“注漿+錨網(wǎng)噴+中空注漿錨索+高強(qiáng)錨桿+反底拱”的支護(hù)方案；在圍巖穩(wěn)定性較差的區(qū)域，采取“切縫+全封閉U型棚配合底拱鎖底錨桿+滯后注錨、索”的支護(hù)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 王振，劉超，張建新，等.深部軟巖底鼓巷道錨注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40（8）：24-27.

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[8] 柏建彪，王襄禹，賈明魁，等.深部軟巖巷道支護(hù)原理及應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30（5）：632-635.

[9] 許興亮，張農(nóng).富水條件下軟巖巷道變形特征與過(guò)程控制研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，36（3）：298-302.

[10] 李學(xué)華，姚強(qiáng)嶺，張農(nóng).軟巖巷道破裂特征與分階段分區(qū)域控制研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，38（5）：618-622.endprint