我國煤礦巷道支護(hù)的難題與對策

鞠文君，付玉凱

(1.天地科技股份有限公司 開采設(shè)計事業(yè)部，北京 100013；2.煤炭科學(xué)研究總院 北京開采研究院，北京 100013；

3.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點(diǎn)實驗室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013)

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我國煤礦巷道支護(hù)的難題與對策

鞠文君1，2，3，付玉凱1，2，3

(1.天地科技股份有限公司 開采設(shè)計事業(yè)部，北京 100013；2.煤炭科學(xué)研究總院 北京開采研究院，北京 100013；

3.煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點(diǎn)實驗室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013)

[摘要]隨著我國煤炭資源開發(fā)逐步向深部發(fā)展，巷道地質(zhì)力學(xué)環(huán)境日趨復(fù)雜，給巷道支護(hù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。針對我國目前巷道支護(hù)中存在的主要支護(hù)難題，分別論述了高應(yīng)力巷道、軟巖大變形巷道、沖擊地壓巷道的圍巖變形破壞特征，提出了相應(yīng)的支護(hù)對策，并對每種類型的難支護(hù)巷道給出了近期研發(fā)的典型支護(hù)新技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]巷道支護(hù)；深部開采；高應(yīng)力；軟巖；沖擊地壓；錨桿，錨索

[引用格式]鞠文君，付玉凱.我國煤礦巷道支護(hù)的難題與對策[J].煤礦開采，2015，20(6)：1-5.

煤炭資源開采由淺部向深部發(fā)展是一個必然趨勢，進(jìn)入深部開采階段，遇到的問題之一就是地應(yīng)力水平升高引起的巷道維護(hù)困難，巷道圍巖在高應(yīng)力的作用下表現(xiàn)出大變形、沖擊破壞等特征。同時，在某些斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，構(gòu)造應(yīng)力與自重應(yīng)力疊加，加劇了對巷道的破壞。近十年來，煤炭開采裝備水平大幅提高，大采高綜采、大采高綜放等高效開采技術(shù)將開采強(qiáng)度提高到了空前水平[1]，致使采動應(yīng)力更加強(qiáng)烈，加之為適應(yīng)綜采、綜放開采，需加大巷道斷面及跨度，也增加了巷道支護(hù)的難度。另外，隨著我國煤炭開發(fā)的主戰(zhàn)場向蒙陜地區(qū)轉(zhuǎn)移，遇到了更多中生代侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)地層，這類地層泥質(zhì)含量較高,膠結(jié)差，遇水軟化且具有高膨脹性，呈現(xiàn)非線性大變形，巷道支護(hù)相當(dāng)困難?？偠灾覈壳按嬖诘南锏乐ёo(hù)難題主要有高應(yīng)力巷道、軟巖大變形巷道、沖擊地壓巷道、破損修復(fù)巷道等幾類，給巷道快速掘進(jìn)和維護(hù)造成了巨大困難，進(jìn)而影響到煤炭開采的經(jīng)濟(jì)效益和安全。

近年來我國煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)快速發(fā)展，巷道維護(hù)的能力和水平都大大提高，但對以上四類困難巷道的支護(hù)問題還遠(yuǎn)未解決。

1高應(yīng)力巷道

巷道的破壞是圍巖應(yīng)力與圍巖(包括支護(hù))強(qiáng)度這對矛盾相互作用的結(jié)果，當(dāng)圍巖應(yīng)力達(dá)到或超過圍巖強(qiáng)度時，巷道就會失穩(wěn)破壞。因此，高應(yīng)力是致使巷道變形破壞的重要方面。

1.1高應(yīng)力巷道的幾種類型

高應(yīng)力巷道主要有深埋高應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造高應(yīng)力和采動附加高應(yīng)力幾種情況，它們既有共同之處，也有各自特點(diǎn)。

(1)深埋高應(yīng)力巷道我國煤礦開采深度以8~12m/a的速度增加[2-4]。國有大中型煤礦平均開采深度已超過400m，開采深度超過600m的有100多處煤礦，有幾十處煤礦開采深度超過1000m，新汶孫村煤礦采深已達(dá)到1500m[5-6]。地應(yīng)力隨埋深增加呈線性增長，煤礦采掘工程進(jìn)入深部開采以后，僅巷道上方的煤巖體自重應(yīng)力就可以達(dá)到巷道圍巖的抗壓強(qiáng)度(800m埋深的巷道自重應(yīng)力約20MPa)，再由于巷道開挖導(dǎo)致圍巖應(yīng)力集中水平遠(yuǎn)高于原巖應(yīng)力，這就使得巷道圍巖所受應(yīng)力遠(yuǎn)大于圍巖抗壓強(qiáng)度，導(dǎo)致巷道的變形破壞。

(2)構(gòu)造高應(yīng)力巷道在煤系地層中，由于遠(yuǎn)古地層構(gòu)造運(yùn)動作用，通常賦存了很高的構(gòu)造應(yīng)力，其通常表現(xiàn)為水平主應(yīng)力明顯大于垂直方向主應(yīng)力，水平主應(yīng)力可以達(dá)到垂向主應(yīng)力的1.25~2.50倍[4]。根據(jù)世界范圍內(nèi)地應(yīng)力測試數(shù)據(jù)，隨著埋深的增加，垂直應(yīng)力基本呈現(xiàn)線性增大，而水平應(yīng)力相對垂直應(yīng)力有減小的趨勢，但即使埋深達(dá)到1000m時，在地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，最大水平應(yīng)力仍然大于垂直應(yīng)力。

(3)采動高應(yīng)力巷道煤巖體不但要承受原巖應(yīng)力作用，還要承受工作面回采所形成的采動附加應(yīng)力的影響。采動附加應(yīng)力主要有：回采工作面超前支承壓力、煤柱集中應(yīng)力、采空區(qū)邊緣集中應(yīng)力、近距離煤層開采傳遞應(yīng)力、堅硬頂板大面積來壓等。巷道所受的采動附加應(yīng)力有時達(dá)到原巖應(yīng)力的2~5倍[4]。

1.2高應(yīng)力巷道變形破壞特征分析

在高地應(yīng)力環(huán)境下，煤巖體的變形特性發(fā)生了根本變化，主要表現(xiàn)[7-9]在：

(1)在高地應(yīng)力作用下，巷道圍巖的變形特性由脆性向塑性轉(zhuǎn)化，從而使得堅硬的圍巖在深部卻表現(xiàn)出軟巖變形破壞特征。

(2)圍巖表現(xiàn)出較強(qiáng)的時間效應(yīng)，具有明顯的流變特征，圍巖變形在時間和空間上都不易收斂。

(3)圍巖表現(xiàn)出大變形特征。高應(yīng)力巷道圍巖長時間處于流變狀態(tài)，累積變形量非常大，持續(xù)的大變形給圍巖控制帶來了極大的困難。

(4)對于某些強(qiáng)度高、脆性大、具有沖擊傾向性的圍巖，在高應(yīng)力的作用下，表現(xiàn)出明顯的動力沖擊破壞特性：巷道破壞突然，伴有巨大聲響和震動，圍巖及支護(hù)被瞬間摧毀。

1.3高應(yīng)力巷道支護(hù)對策

高應(yīng)力巷道圍巖控制途徑主要有3種：一是降低圍巖的應(yīng)力，主要是通過合理布置巷道位置和采取合理的人工卸壓方法，使巷道處于最有利狀態(tài)或應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，從而保持巷道圍巖的穩(wěn)定；二是巷道內(nèi)支護(hù)，利用直接作用在巷道圍巖表面的支護(hù)體，如U型鋼、工字鋼、鋼管混凝土[10]、鋼筋混凝土砌碹等支護(hù)方式，抵抗圍巖向巷內(nèi)的變形收斂；三是加固圍巖，主要是采用錨桿、錨索、注漿等對圍巖進(jìn)行加固和支護(hù)，從而提高圍巖自身的自承載能力，有效控制圍巖的變形破壞。

1.4典型高應(yīng)力巷道維護(hù)技術(shù)

1.4.1應(yīng)力控制法

應(yīng)力控制法的實質(zhì)在于避免或降低圍巖高應(yīng)力。在巷道布置階段，盡可能避開礦區(qū)的大型地質(zhì)構(gòu)造，結(jié)合地應(yīng)力分布特征、巖性及采動影響等因素，合理布置巷道方向、層位和位置，精心安排采掘排序，以避開應(yīng)力集中區(qū)和強(qiáng)烈采動影響區(qū)，選擇合適的巷道斷面形狀和尺寸，這些都可以改善巷道圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。

對于已處于高應(yīng)力狀態(tài)下的巷道，可以采用局部弱化的方法來降低巷道圍巖的集中應(yīng)力，如鉆孔卸壓、爆破卸壓、切縫卸壓、掘巷卸壓等，通過上述手段，可以有效轉(zhuǎn)移巷道周圍的高應(yīng)力[11]。

應(yīng)力控制法應(yīng)該與巷道支護(hù)法結(jié)合起來運(yùn)用， “卸壓”與“支護(hù)”相協(xié)調(diào)才能取得良好效果。

1.4.2高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)

針對煤礦深部及復(fù)雜困難巷道條件,煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究院研發(fā)了高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿組合支護(hù)系統(tǒng)[12]，其構(gòu)成為：采用最新研發(fā)的高強(qiáng)度錨桿(屈服強(qiáng)度500MPa以上)、大噸位新型錨索(19芯鋼絞線，破斷力大于60T)，匹配等強(qiáng)托板、鋼帶和金屬網(wǎng)等構(gòu)件組成的高剛度護(hù)表結(jié)構(gòu)，施加高預(yù)應(yīng)力(達(dá)到桿體屈服強(qiáng)度的50%以上)，大幅度提高支護(hù)系統(tǒng)的初期支護(hù)剛度與強(qiáng)度。高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨桿支護(hù)系統(tǒng)在新汶?yún)f(xié)莊煤礦千米深井巷道支護(hù)中應(yīng)用取得良好效果,與原有普通錨桿支護(hù)相比巷道變形量降低70% 左右,成功控制了深部高應(yīng)力巷道的大變形。

2軟巖巷道

隨著我國西部煤炭資源開發(fā)力度的加大，軟巖巷道的數(shù)量大大增加，軟巖巷道圍巖變形速度快、變形量大、持續(xù)時間長，給巷道支護(hù)帶來極大困難。

2.1軟巖巷道類型

對于軟巖，多位學(xué)者給出不同的定義[13-14]，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)何滿朝院士提出了工程軟巖的概念[15]，即軟巖是指在工程力的作用下，能夠產(chǎn)生顯著塑性變形的工程巖體。一般說來，軟巖具有軟弱性、可塑性、膨脹性、崩解性、流變性以及工程擾動性等工程特性。軟巖巷道大體上可分為4大類：低強(qiáng)度軟巖、膨脹性軟巖、破碎軟巖、高應(yīng)力軟巖。

低強(qiáng)度軟巖強(qiáng)度低，通常由軟弱煤層、砂質(zhì)泥巖、泥巖等構(gòu)成，膠結(jié)程度低，整體性差，易崩解、易風(fēng)化，承載能力低。

膨脹性軟巖中往往富含膨脹性黏土礦物，水理作用后產(chǎn)生膨脹和變形，膨脹變形致使圍巖強(qiáng)度降低并生成新的裂隙，導(dǎo)致支護(hù)體受損抗變形能力減弱，這將加重軟巖的吸水膨脹，致使力學(xué)特性進(jìn)一步降低，最終出現(xiàn)顯著的非收斂變形。

破碎軟巖巷道所處的煤層或巖層通常松軟、破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，整體性差，承載力低。其往往處于地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，如陷落柱、斷層破碎帶、采空區(qū)等。還有一種情況是由于巷道布置或支護(hù)不合理，造成一定范圍的巷道圍巖松動破壞，需要擴(kuò)斷面后重新支護(hù)，也就是破損巷道的修復(fù)問題。

高應(yīng)力軟巖是指某些巖層強(qiáng)度并不低，完整性也比較好，在淺部開采時不難維護(hù)，但是開采到了深部以后，卻表現(xiàn)出軟巖大變形、強(qiáng)流變的特點(diǎn)。

2.2軟巖巷道變形破壞特征

軟巖巷道圍巖變形特征主要表現(xiàn)在以下4個方面[16]：一是圍巖來壓快，變形速率高。圍巖從揭露到變形時間間隔短，巷道開挖后，有時還未來得及進(jìn)行支護(hù)，圍巖已出現(xiàn)顯著變形，斷面明顯減?。欢窍锏雷冃未?，變形持續(xù)時間長。圍巖受擾動范圍大，流變性顯著，變形難收斂；三是某些軟巖具有明顯的膨脹特征，極易發(fā)生底鼓變形；四是對水、風(fēng)、壓力、震動等外界因素反應(yīng)敏感。

2.3軟巖巷道圍巖控制對策

(1) 優(yōu)化巷道位置，選擇合理的支護(hù)斷面在軟巖地層中布置巷道，盡可能選擇巖性較好的巖層，盡可能避開高應(yīng)力區(qū)。盡量選擇拱形、馬蹄形、圓形、橢圓形斷面，預(yù)留一定的變形空間。

(2) 提高圍巖的整體強(qiáng)度低強(qiáng)度是軟巖的一個基本特征，也是軟巖支護(hù)困難的主要原因，因此提高圍巖強(qiáng)度是解決軟巖支護(hù)的根本途徑。錨桿支護(hù)和注漿加固是提高圍巖強(qiáng)度的兩種主要方式，錨桿支護(hù)可以提高圍巖強(qiáng)度和變形特性，阻止圍巖的塑性流動；注漿可改變圍巖的工程特性，增強(qiáng)其強(qiáng)度和整體性。

(3)及時封閉和支護(hù)圍巖基于軟巖的變形特點(diǎn)，需要及時采取工程措施對圍巖進(jìn)行保護(hù)，如及早切斷水源、及時排水、噴漿封閉頂幫、水泥硬化底板等，以隔絕水、風(fēng)等對圍巖的軟化作用。尤其對于含有黏土類礦物的膨脹型軟巖來說，隔水最為重要。同時要及時支護(hù)圍巖，第一時間將控制圍巖變形的手段用上去。

(4)科學(xué)設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)軟巖巷道具有大變形和明顯的流變性特點(diǎn)，其支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)必須與圍巖變形相協(xié)調(diào)。支護(hù)以提高圍巖自承能力為目的，宜采取讓壓與加固及支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)結(jié)構(gòu)既要有足夠的支護(hù)強(qiáng)度和剛度，又要有足夠的適應(yīng)變形能力，其工作特性還需與軟巖的變形特性相匹配。

(5)巷道支護(hù)一次完成按照康紅普院士提出的困難巷道一次支護(hù)理論[17]，對于軟巖巷道，應(yīng)采用高強(qiáng)度、高剛度支護(hù)結(jié)構(gòu)，一次支護(hù)就能有效控制圍巖變形與破壞，避免巷道破壞后再行維修。

2.4典型軟巖巷道圍巖支護(hù)形式

多年來經(jīng)過不斷探索，發(fā)展了多種軟巖支護(hù)形式，主要有以下4種：錨桿支護(hù)、注漿加固、可縮性金屬支架、鋼筋混凝土圈體，以及幾種支護(hù)形式的聯(lián)合。近年來錨桿支護(hù)技術(shù)迅猛發(fā)展，為解決軟巖巷道支護(hù)難題提供了條件。

(1)高預(yù)應(yīng)力錨固與注漿聯(lián)合加固技術(shù)對于松散、破碎軟巖的加固，煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究院開發(fā)了深孔高壓注漿與強(qiáng)力錨桿、錨索聯(lián)合加固技術(shù)[16-19]：在巷道表面先噴漿，然后向圍巖注入漿液，注漿后打入高預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索。噴漿可封閉圍巖，注漿將裂隙充填，將松散、破碎軟巖粘結(jié)成整體結(jié)構(gòu)，增加圍巖的可錨性，有利于錨桿、錨索預(yù)應(yīng)力及工作阻力有效擴(kuò)散到圍巖中。強(qiáng)力錨桿、錨索支護(hù)可在圍巖中形成穩(wěn)定的預(yù)應(yīng)力承載結(jié)構(gòu)，以控制錨固區(qū)圍巖變形破壞。這項技術(shù)在潞安屯留煤礦井底車場硐室群軟巖加固工程中取得良好效果。

(2)橫阻大變形錨桿和錨索軟巖支護(hù)技術(shù)何滿潮院士團(tuán)隊開發(fā)的恒阻大變形錨桿[20]，恒阻范圍內(nèi)累計變形量最大值可達(dá)1000 mm，有足夠的變形能力來適應(yīng)軟巖巷道的大變形，從而實現(xiàn)“以柔克剛”的圍巖控制理念。該技術(shù)在沈陽礦區(qū)清水礦第三系軟巖礦井回采巷道、新疆沙吉海礦中生代軟巖礦井永久巷道和龍口北皂礦海下開采返修巷道進(jìn)行了應(yīng)用。

(3)錨噴與混凝土整體圈復(fù)合支護(hù)系統(tǒng)對于含有伊利石、蒙脫石、高嶺石等礦物的膨脹性的軟巖巷道，需要從封閉圍巖和加強(qiáng)支護(hù)兩方面入手來控制圍巖變形破壞。煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究院設(shè)計了錨噴支護(hù)與混凝土整體圈復(fù)合支護(hù)系統(tǒng)[21]：內(nèi)層支護(hù)為全斷面錨桿、錨索、金屬網(wǎng)、水泥噴漿聯(lián)合支護(hù)，目的在于加固圍巖和提高其整體強(qiáng)度，并能及時封閉圍巖，防止吸潮和風(fēng)化；外層支護(hù)為全斷面澆筑鋼筋混凝土圈，用來補(bǔ)強(qiáng)和防水，兩層支護(hù)體之間灌注水泥漿。該技術(shù)在甘肅華亭煤礦二水平開拓大巷底鼓治理工程中應(yīng)用成功，3條嚴(yán)重底鼓破壞的大巷修復(fù)后長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3沖擊地壓巷道

隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，開采強(qiáng)度不斷加大，沖擊地壓事故呈上升趨勢。沖擊地壓發(fā)生機(jī)理復(fù)雜，影響因素眾多，危害性大[22-23]。

3.1沖擊地壓巷道來壓特征

沖擊地壓是一種復(fù)雜的礦山動力現(xiàn)象，通常具有如下特征[24-25]：

(1)來壓劇烈，動力特征明顯通常是幾十米的巷道頃刻被毀，幾噸到幾百噸的煤巖體被拋出，斷面嚴(yán)重收縮甚至完全堵塞。

(2)發(fā)生突然，來壓前沒有明顯征兆突然發(fā)作，如同爆炸一般，巷道圍巖的破壞過程在幾秒到幾十秒內(nèi)就完成了。

(3)破壞性巨大沖擊地壓發(fā)生時伴隨著大量沖擊能量的釋放，造成巷道閉合、設(shè)備損毀、人員傷亡等。

(4)破壞非均勻性沖擊地壓巷道的破壞形式是多樣的，與煤層及其頂?shù)装宓慕Y(jié)構(gòu)和物理力學(xué)特性、圍巖應(yīng)力場的分布、巷道支護(hù)等多種因素有關(guān)，通常表現(xiàn)為四面來壓，頂、底、兩幫都可能會產(chǎn)生破壞，但突破口往往來自巷道圍巖最薄弱的環(huán)節(jié)，比如在底板巖層強(qiáng)度低又沒有支護(hù)的情況下，容易發(fā)生激烈的底鼓，進(jìn)而引發(fā)全斷面失穩(wěn)。

3.2沖擊地壓巷道支護(hù)對策

巷道沖擊地壓的發(fā)生主要與高應(yīng)力、沖擊載荷、圍巖力學(xué)性質(zhì)及支護(hù)不合理等因素有關(guān)，因此，沖擊地壓巷道圍巖控制也應(yīng)從這4方面入手：一是巷道布置避開高應(yīng)力區(qū)；二是采用有效方法卸壓，降低圍巖應(yīng)力；三是對圍巖改性，提高圍巖的完整性，降低其沖擊傾向性；四是加強(qiáng)支護(hù)，采用合理的巷道支護(hù)形式與參數(shù)。

針對沖擊地壓巷道的來壓特點(diǎn)，沖擊地壓巷道支護(hù)應(yīng)遵循“高強(qiáng)度、強(qiáng)讓壓、整體性”的設(shè)計理念[24-25]。秉承這一理念，沖擊地壓巷道的支護(hù)應(yīng)堅持以下原則[26-27]：

(1)高承載能力原則沖擊地壓巷道來壓猛烈，巷道支護(hù)必須具備更高的支護(hù)強(qiáng)度和剛度。

(2)柔性支護(hù)原則針對沖擊地壓巷道變形大的特征，對支護(hù)的柔性提出特別要求，支護(hù)材料必須具備良好的沖擊韌性，支護(hù)結(jié)構(gòu)必須具備足夠的可縮量，以增強(qiáng)其吸收沖擊能的能力，并與圍巖的大變形相匹配。

(3)穩(wěn)定性原則沖擊地壓發(fā)生時會產(chǎn)生強(qiáng)烈的動力沖擊，圍巖在沖擊力作用下相互擠壓、挫動、甚至被拋出。在巷道圍巖激烈變形過程中，要求支護(hù)結(jié)構(gòu)自穩(wěn)性好，不易失穩(wěn)。

(4)整體性原則沖擊地壓巷道支護(hù)必須采用全斷面等強(qiáng)支護(hù)，支護(hù)構(gòu)件之間、支護(hù)體之間、支護(hù)體與圍巖之間要相互耦合，形成一個統(tǒng)一的支護(hù)整體。

3.3典型沖擊地壓巷道支護(hù)技術(shù)

3.3.1沖擊地壓巷道高沖擊韌性錨、網(wǎng)、索組合支護(hù)技術(shù)

針對沖擊地壓巷道錨桿受力及破斷特點(diǎn)，煤炭科學(xué)研究總院北京開采研究院提出了錨桿沖擊韌性的概念[28]，研發(fā)了高沖擊韌性錨桿，最高屈服強(qiáng)度達(dá)到600MPa，延伸率為18%，沖擊吸收功167J。

基于高沖擊韌性錨桿的高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨、網(wǎng)、索支護(hù)技術(shù)，在典型沖擊地壓礦井河南義馬常村煤礦得以應(yīng)用，大幅度提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度及沖擊韌性，可以有效吸收沖擊地壓產(chǎn)生的高沖擊動能，支護(hù)結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷多次大能量沖擊事件后，仍保持完整性。

3.3.2沖擊地壓巷道剛-柔耦合支架支護(hù)技術(shù)

遼寧工程技術(shù)大學(xué)潘一山教授[29]的基于沖擊地壓作用下的巷道圍巖與支護(hù)響應(yīng)的動力學(xué)模型，提出“提高支護(hù)剛度和快速吸能讓位支護(hù)”的沖擊地壓巷道支護(hù)設(shè)計新思路，并據(jù)此研發(fā)了一種防沖吸能巷道液壓支架。防沖吸能巷道液壓支架“提高支護(hù)剛度”主要通過加大巷道支架的梁體剛度，提高巷道支架液壓支柱的工作阻力來實現(xiàn)，以此增加支護(hù)體系的整體剛度；“快速吸能讓位支護(hù)”則是在巷道支架液壓支柱下增加吸能裝置，利用其優(yōu)異的吸能特性使支護(hù)體系能夠在圍巖沖擊下快速吸收沖擊能并穩(wěn)定地變形讓位，吸能裝置采用多孔泡沫金屬材料或吸能構(gòu)件來增大支護(hù)中的阻尼系數(shù)。

3.3.3沖擊地壓巷道負(fù)泊松比錨索支護(hù)技術(shù)

針對沖擊地壓巷道沖擊能量突然釋放的特點(diǎn)，何滿潮院士團(tuán)隊開發(fā)了負(fù)泊松比錨索[30-31]。該錨索具有兩個重要的性能：一是可以持續(xù)為圍巖提供恒定的支護(hù)阻力；二是當(dāng)圍巖突然受載變形時，橫阻大變形錨索還可以吸收圍巖的瞬間大變形。在沈陽紅陽三礦1213回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行了抗爆破試驗研究，試驗表明負(fù)泊松比錨索在爆炸沖擊力作用下可以產(chǎn)生瞬間滑移變形，負(fù)泊松比錨索的橫阻值達(dá)到375kN，最大變形量可以達(dá)到0.486m。

4結(jié)束語

深部高地應(yīng)力巷道、軟巖大變形巷道、沖擊地壓巷道是煤礦難支護(hù)巷道的幾種類型，也是國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。近年來錨桿支護(hù)技術(shù)的長足發(fā)展為解決這些難題提供了有力條件，錨桿支護(hù)應(yīng)該是困難巷道支護(hù)的主體，高強(qiáng)度、高剛度、大延伸率、耐沖擊是其基本發(fā)展方向。我國現(xiàn)階段對難支護(hù)巷道的研究還不夠系統(tǒng)深入，需要在搞清機(jī)理的前提下，針對不同類型的難支護(hù)巷道研發(fā)適合的系列支護(hù)材料，并配以適當(dāng)?shù)氖┕すに嚭脱b備，逐步形成系統(tǒng)的成套技術(shù)。

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[責(zé)任編輯：施紅霞]

·綜述·

Problem of Roadway Support in Chinese Coal Mines and Adaptive Strategy

JU Wen-jun1，2，3，F(xiàn)U Yu-kai1，2，3

(1.Coal mining & Designing Department,Tiandi Science & Technology Co.，Ltd.,Beijing 100013,China;

2.Beijing Mining Research Institute,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China;

3.State Key Laboratory of Coal Resource High Efficient Mining & Clean Utilization (China Coal Research Institute),Beijing 100013,China)

Abstract：When coal mining in China gradually extended to the great depth under the surface,the geo-mechanical conditions of roadways were more complicated than ever,and posed severe challenges for roadway support.This paper addressed the typical problems of roadway support in China.The characteristics of rock deformation in roadways with high stress,seriously deformed roadways due to soft rocks and roadways with frequent bumping accidents were analyzed,the adaptive strategies were proposed,and the newly developed support techniques for each typical problem in roadway support were suggested.

Key words:roadway support；mining at great depth；high stress；soft rock；bump；rockbolt；cablebolt

[作者簡介]鞠文君(1965-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部副總經(jīng)理，主要從事巷道支護(hù)技術(shù)及工程監(jiān)測技術(shù)研究。

[基金項目]國家自然科學(xué)基金項目(U1261211)；國家科技支撐計劃課題(2012BAB13B02)；中國煤炭科工集團(tuán)科技創(chuàng)新基金面上項目(2014MS037)

[DOI]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2015.06.001

[收稿日期]2015-11-30

[中圖分類號]TD353

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1006-6225(2015)06-0001-05