高应力软岩巷道底板支护技术探讨.docx

高应力软岩巷道底板支护技术探讨[摘要]通过对许疃煤矿33采区回风下山下段在高应力软岩条件下巷道底板支护难题进行研究分析了主要影响围岩变形的高地压、围岩蠕变动力及巷道底鼓几个因素结合现场实际施工提出了底角锚杆+底板+注浆联合支护方案对巷道底板进行支护以较小的投入取得了理想的支护效果。为巷道的安全施工和后期维护提供有利的技术保障具有推广运用价值。[关键词]高应力软岩底板支护推广应用中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）13-0219-011、工程概况许疃煤矿核定生产能力为3.50Mt/a。矿井划分两个水平第一水平标高-500m第二水平标高-800m。矿井主采32、71、72、82煤层。目前33采区-720m以浅部分已全部回采完毕需进行开拓延伸至-800m水平。33采区回风下山下段（-720m～-800m）上接-720m车场联巷下至-800m车场联巷整个下山有两部分构成：14°倾角的斜巷部分（303m）和3‰斜度的巷部分（151m）。巷道共穿过断层3条分别为：DF333？700H=0～4mDF337？500～800H=0～25mDF375？5700H=0～3m巷道附近有断层2条分别为：DF336？500～800H=0～20mDF342？400～700H=0～20。采区煤岩层走向与回风下山走向基本一致。依据测井柱状-720m～平巷70m处巷道处于粉砂岩包围中此间巷道穿过断层DF333和DF337；平巷70m处～90m处泥岩从顶板渐至巷道底板；此后巷道完全处于泥岩的包围之中且随着深度的增加底板泥岩厚度增厚至-800m时底板泥岩厚度增值约14m该部位底臌将十分严重且长期存在。根据33采区回风下山上段（-500m～-720m）巷道维护情况33采区回风下山上段设计断面为直墙半圆拱形设计尺寸为净宽×净高=4800×4200mm采用锚喷支护锚杆采用M20L=2000mm等强锚杆在实际生产过程中受高应力和采动影响等多重构造应力的影响巷道变形严重主要表现形式为：巷道顶部冒顶、两帮移近量大、巷道底鼓严重。类比33采区回风下山上段巷道维护情况下段巷道维护特点主要为：巷道围岩强度低、埋深大、地应力较大、服务时间长。2、理论分析依据工程地质状况、围岩性质、地应力以及相关理论研究许疃煤矿33采区回风下山下段围岩变形因素主要体现在高地压、围岩蠕变动力及巷道底鼓几个方面。（1）高地压33采区回风下山上自-720m水平下至-800m水平层位较深矿区地表标高约+27m回风下山（-720m～-800m）埋深为747～827m若上覆岩层平均密度按2700kg/m3考虑在不考虑构造及采动影响的前提下垂直应力：σz=γH理论上达到20.17～21.88Mpa原始地应力大。该采区除回风下山之外与之平行的还有运输下山、轨道下山和进风暗斜井。4条巷道之间的水平间距为30m相距较近彼此影响产生次生应力叠加导致岩石流变加剧。从采区断层的分布情况及相关地应力测试情况分析该采区底板岩层具有构造应力。此外采区为双翼布置回采工作面开采后期工作面回采会在巷道上面留设大量不规则形状的保护煤柱根据33采区上部留设的煤柱经验一翼留设保护煤柱约为80m现有研究结果表明工作面回采后在煤柱内形成的支承压力往往数倍于原岩应力由于煤柱内积聚的支承压力将向底板进行传递使得各采区主体巷道所处的应力水平显著增高。因此几方面共同影响产生的高地压将对巷道围岩的稳定性造成很大威胁。（2）围岩蠕变动力岩石的变形不仅表现出弹性和塑性而且也具有流变性质。所谓流变性质就是指材料的应力-应变关系与时间因素有关的性质。当应力不变时变形随着时间而增长的现象称为蠕变。巷道开挖后各种因素将造成了围岩应力状态的巨大改变具有蠕变特性的岩石又会因为应力状态的改变而发生缓慢的形状改变最终导致围岩质点的移动由于这种“质点移动”只能向着巷道方向发生故在支护反力小于蠕变动力的情况下巷道变形在所难免。对于巷道所处软岩层厚度很厚时因应力状态改变所导致的质点位移来自于巷道的四面八方而不仅仅来自于巷道的两侧围岩的蠕变位移过程收不到相关约束力的作用很长时期内巷道围岩蠕变的动力不仅不会衰减反而会随着围岩松动圈的扩大而加快速度松动圈对支护材料的压力也会随着松动圈的扩大而增加。33采区回风下山（-720m～-800m）围岩性质变化较大有全部为粉砂岩的区段有全部为泥岩的区段有泥岩与粉砂岩兼有的区段。对于围岩为泥岩的区段其围岩蠕变动力十分强劲加上该区段主要为水平段底板含水较大岩石软化情况严重因此该区段是底