某礦高應力強流變軟巖巷道失穩破壞機理及控制技術

朱士永

(徐州工程學院， 江蘇 徐州 221116)

近年來，我國煤礦開采趨勢表現出由東部向西部、由淺部向深部轉移的變化特征，尤其對于深埋軟巖巷道而言，由于巖體介質的非均質性和非連續性，其變形力學機制較為復雜，極易呈現出大變形、高地壓、強流變、廣破壞的失穩特點，圍巖控制難度較大，控制方法也因地質條件不同各有所異[1-3]。目前，針對此類巷道的支護問題，逐漸形成了以高強支護、讓壓支護、大小承載結構支護和耦合支護等為代表的先進支護理論；此外，錨注+錨索支護、高強錨噴+錨索支護、雙殼支護、錨噴注+U型鋼支護以及鋼管混凝土支護等圍巖控制方法也在此類巷道中得到較為廣泛的應用[4-8]。本研究以某礦皮帶下山塑性大變形為工程背景，在分析圍巖失穩機制的基礎上，提出了2種優化支護方案，并采用FLAC3D模擬其具體支護效果，最后將其應用到工程實踐當中。

1 工程概況

1.1 工程地質概況

某礦皮帶下山埋深約645～815 m，布置于二1煤層底板8～10 m內，巷道斷面采用直墻半圓拱形，凈寬為5 000 mm，凈高為4 300 mm，直墻高為1 800 mm，掘進斷面的面積為15.7 m2。巷道頂、底板均為砂質泥巖，其成分主要由石英組成，并含有部分高嶺石和伊利石，層面間存在泥質、夾泥質條帶、炭質包體和塊狀構造等不連續弱膠結結構面。由地質探測結果可知，該巷道內斷層、節理、裂隙較為發育，圍巖結構整體較為破碎，且底板受承壓水影響較為顯著。當巷道開挖后，受高應力及水化作用的影響，礦壓顯現較為劇烈，整體呈現塑性大變形破壞特征，急需采取相關措施進行治理。……