基于內(nèi)外承載結(jié)構(gòu)的軟巖巷道圍巖控制技術(shù)研究

唐世界

(河南能源焦煤公司趙固二礦，河南 新鄉(xiāng) 453000)

我國(guó)煤礦進(jìn)入深部開(kāi)采后面臨著愈加復(fù)雜的開(kāi)采條件，需要解決的生產(chǎn)難題愈加棘手，其中軟巖巷道支護(hù)一直是礦井生產(chǎn)工作中的重難點(diǎn)問(wèn)題。煤系地層以沉積巖為主，圍巖屬性包含砂巖、泥巖、砂巖砂質(zhì)泥巖等，巷道需布置在泥巖等軟弱巖層當(dāng)中，但受采掘擾動(dòng)影響軟巖巷道易發(fā)生顯著變形，常常需要經(jīng)歷多次返修以控制巷道斷面尺寸，嚴(yán)重影響采面正?；夭晒ぷ鳎叫杼岢鲇行У淖冃慰刂拼胧?/p>

針對(duì)軟巖巷道變形顯著的問(wèn)題，專家學(xué)者已開(kāi)展了大量的工作研究軟巖巷道圍巖破壞失穩(wěn)機(jī)理及變形控制機(jī)制，并取得了豐富的理論和實(shí)踐成果。袁亮等[1]提出了深井巖巷圍巖穩(wěn)定性控制理論及技術(shù)體系；康紅普等[2]提出采取錨注聯(lián)合支護(hù)對(duì)圍巖加固以控制巷道圍巖變形；李為騰等[3]研究得出高應(yīng)力環(huán)境下軟巖巷道支護(hù)體系作用機(jī)制，提出采用拱架支護(hù)避免巷道圍巖失穩(wěn)；余偉健等[4]研究了高應(yīng)力軟巖巷道圍巖的變形機(jī)理；王襄禹等[5]提出了錨注結(jié)構(gòu)承載力的計(jì)算公式以預(yù)測(cè)錨注支護(hù)軟巖巷道變形情況；張廣超等[6]為解決顧橋煤礦-780 m軌道大巷破碎軟弱圍巖支護(hù)難題，基于支護(hù)機(jī)制分析提出了多層次耦合控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)深井軟巖巷道圍巖變形的有效控制；劉泉聲等[7]提出了分步聯(lián)合支護(hù)理念并取得了較為理想的圍巖控制效果；李學(xué)華等[8]提出了分階段、分區(qū)域圍巖控制技術(shù)，經(jīng)過(guò)工業(yè)性試驗(yàn)證明該技術(shù)可有效控制軟巖的變形破壞，保障巷道圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

專家學(xué)者[9-12]在軟巖巷道圍巖變形控制方面已取得了豐富的研究成果，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)采動(dòng)軟巖回采巷道圍巖變形顯著問(wèn)題，分析了開(kāi)采擾動(dòng)下圍巖變形破壞規(guī)律，研究了軟巖巷道圍巖破壞機(jī)理與控制對(duì)策，并針對(duì)巷道實(shí)際條件提出了軟巖巷道主動(dòng)式圍巖加固控制技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明該技術(shù)對(duì)圍巖變形控制有良好成效，能保障工作面回采期間的巷道安全。

1 工程概況

趙固二礦14030工作面回風(fēng)巷承擔(dān)工作面的回風(fēng)、行人、輔助運(yùn)輸及設(shè)備列車停放等任務(wù)，由于工作面走向長(zhǎng)度較大、推進(jìn)速度較慢，導(dǎo)致回風(fēng)巷服務(wù)周期較長(zhǎng)。自掘進(jìn)開(kāi)始至服務(wù)結(jié)束期間，14030工作面回風(fēng)巷承受掘進(jìn)施工、上區(qū)段工作面開(kāi)采、本工作面開(kāi)采及施工鉆孔等多重?cái)_動(dòng)影響。因巷道圍巖主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖，在重復(fù)擾動(dòng)下力學(xué)性能不斷劣化，逐漸喪失承載能力，巷道圍巖變形顯著；同時(shí)，巷道一次支護(hù)強(qiáng)度不夠，后期補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)不合理，經(jīng)多次返修，密集的錨桿索鉆孔破壞了巷道圍巖結(jié)構(gòu)完整性，巷道多處出現(xiàn)頂板破碎、頂板網(wǎng)兜、片幫等支護(hù)失效現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅工作面生產(chǎn)安全。

1.1 研究區(qū)域概況

礦井主采二疊系山西組二1煤層，該煤層為單一近水平煤層，煤層傾角為4°～10°，厚度為4.73～6.77 m，平均厚度6.16 m。煤層直接頂由灰黑色砂質(zhì)泥巖和灰色泥巖組成，老頂為大占砂巖；煤層直接底為灰黑色砂質(zhì)泥巖和灰色泥巖，老底為L(zhǎng)9灰?guī)r。

14030工作面位于四盤區(qū)，地面標(biāo)高+75.3～+77.8 m，井下標(biāo)高-662.73～-731.63 m。煤層厚度4.8～6.1 m，平均煤層厚度為5.9 m，采高4.5～6.1 m，煤層傾角4°～6°，煤層硬度f(wàn)=1.25～2.01，工作面位于二1煤層，東北側(cè)為14021工作面采空區(qū)，南鄰F18斷層，西南側(cè)為未開(kāi)采區(qū)域，北鄰西軌道底抽巷等三條大巷。從工作面掘進(jìn)期間揭露的地質(zhì)資料分析，地質(zhì)條件較復(fù)雜，14030工作面內(nèi)共7條斷層，14030工作面綜合柱狀如圖1所示。

圖1 14030工作面綜合柱狀圖Fig.1 Comprehensive histogram of 14030 working face

14030回風(fēng)巷位于礦井四盤區(qū)中部，設(shè)計(jì)頂板標(biāo)高-673.0～-765.2 m，沿二1煤層頂板掘進(jìn)，總工程量為2 109.5 m，東北側(cè)為未開(kāi)采的14021工作面進(jìn)風(fēng)巷，西南側(cè)為14030工作面，西北接西膠帶大巷，如圖2所示。

圖2 14030工作面回風(fēng)巷位置示意圖Fig.2 Location of 14030 working face return air lane

1.2 14030回風(fēng)巷原支護(hù)設(shè)計(jì)

14030工作面回風(fēng)巷長(zhǎng)度為2 109.5 m，斷面為矩形，凈高3 200 mm，凈寬4 600 mm(圖3)。

圖3 14030工作面回風(fēng)巷原設(shè)計(jì)支護(hù)斷面圖Fig.3 Original design support cross section of 14030 working face return air lane

1)頂板錨桿規(guī)格：Φ20 mm×2 400 mm，間排距為800 mm×1 000 mm，錨桿托盤為δ10 mm×150 mm×150 mm。槽鋼梁錨索規(guī)格：Φ21.6 mm×8 250 mm，間排距為1 300 mm×2 000 mm(長(zhǎng)槽鋼梁錨索)和1 350 mm×2 000 mm(短槽鋼梁錨索)，托盤規(guī)格為4 200 mm和3 000 mm的16#槽鋼梁與δ12 mm×80 mm×80 mm、δ12 mm×120 mm×120 mm鐵墊板配合使用，錨索預(yù)緊力不低于350 kN，張拉泵壓力表讀數(shù)不小于49.5 MPa。

2)幫錨索規(guī)格：Φ17.8 mm×4 250 mm，間排距為900 mm×1 000 mm，托盤規(guī)格δ12 mm×200 mm×200 mm鐵墊板，錨索預(yù)緊力不低于150 kN。

2 采動(dòng)軟巖巷道圍巖破壞規(guī)律研究

2.1 巷道圍巖變形破壞規(guī)律

在14030工作面回風(fēng)巷布置鉆孔窺視觀察點(diǎn)，采用ZKXG100礦用鉆孔成像軌跡檢測(cè)裝置探測(cè)擾動(dòng)作用下巷道頂板圍巖結(jié)構(gòu)特征，共進(jìn)行了2次窺視，鉆孔窺視結(jié)果見(jiàn)圖4和圖5。

窺視鉆孔1#位于工作面超前200 m處，鉆孔全長(zhǎng)11.5 m，從圖4和圖5可以看出，該孔孔口至1.8 m以下部分孔壁略微破碎，1.8 m處發(fā)育有離層裂隙，1.8 m以上孔壁基本完整，4.74 m處發(fā)育有離層裂隙，4.74 m以上直至孔底孔壁光滑完整。

圖4 1#鉆孔窺視結(jié)果Fig.4 Peep results of 1# borehole

圖5 2#鉆孔窺視結(jié)果Fig.5 Peep results of 2# borehole

窺視鉆孔2#位于工作面超前30 m處，鉆孔全長(zhǎng)10.6 m，根據(jù)鉆孔窺視結(jié)果，該孔2.18 m以下部分孔壁破碎粗糙，2.18 m以上至5 m段孔壁基本完整，5 m處發(fā)育有離層裂隙，5 m以上直至孔底孔壁光滑完整。

通過(guò)將窺視鉆孔1#和窺視鉆孔2#進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，隨著擾動(dòng)次數(shù)和程度的增加，巷道圍巖破碎區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，同時(shí)圍巖離層裂隙發(fā)育高度不斷增高。窺視鉆孔1#處巷道圍巖僅經(jīng)歷掘進(jìn)擾動(dòng)和臨近采面開(kāi)采擾動(dòng)共兩次擾動(dòng)，在擾動(dòng)作用下巷道圍巖出現(xiàn)1.8 m的塑性破壞區(qū)，該區(qū)域巖石略微破碎，頂板離層裂隙發(fā)育至4.74 m；窺視鉆孔2#處巷道圍巖在經(jīng)歷掘進(jìn)和臨近采面開(kāi)采2次擾動(dòng)后，還需承受本工作面超前集中應(yīng)力作用，巷道圍巖破壞程度進(jìn)一步加深，塑性破壞區(qū)范圍增加至2.18 m，頂板離層裂隙發(fā)育高度增加至5 m。

從巷道圍巖結(jié)構(gòu)觀測(cè)結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷多次擾動(dòng)后，淺部圍巖發(fā)生變形破壞，巖體較為松散破碎，單一的錨桿索支護(hù)無(wú)法發(fā)揮預(yù)緊力作用，不能取得理想的錨固效果，未能形成有效的承載結(jié)構(gòu)；深部圍巖已產(chǎn)生離層裂隙，隨著擾動(dòng)程度的增加，淺部圍巖的松散破碎范圍進(jìn)一步加深，為深部圍巖提供離層變形空間，頂板巖層無(wú)法在錨桿索支護(hù)的作用下形成組合承載結(jié)構(gòu)，難以發(fā)揮出主動(dòng)式支護(hù)優(yōu)勢(shì)。

2.2 采動(dòng)軟巖巷道圍巖控制對(duì)策

14030工作面回風(fēng)巷從巷道開(kāi)挖至服務(wù)結(jié)束期間，應(yīng)力環(huán)境不斷發(fā)生改變直至達(dá)到新的平衡狀態(tài)，巷道圍巖在擾動(dòng)作用下沿徑向由內(nèi)而外形成破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)。對(duì)巷道采取支護(hù)措施后，根據(jù)在支護(hù)-圍巖系統(tǒng)承載狀態(tài)的區(qū)別，可將巷道圍巖大致分為淺部圍巖的內(nèi)承載結(jié)構(gòu)和深部圍巖的外承載結(jié)構(gòu)，如圖6所示。外承載結(jié)構(gòu)即應(yīng)力峰值區(qū)附近彈塑性煤巖體，包括小部分塑性區(qū)和彈性區(qū)的圍巖；內(nèi)承載結(jié)構(gòu)即巷道淺部以錨固體、注漿體及支架等為主的支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括破碎區(qū)和大部分塑性區(qū)的圍巖。

圖6 軟巖巷道承載結(jié)構(gòu)示意Fig.6 Bearing structure of soft rock roadway

根據(jù)彈塑性區(qū)應(yīng)力連續(xù)方程可計(jì)算得出巷道的塑性區(qū)及破碎區(qū)半徑見(jiàn)式(1)和式(2)。

(1)

(2)

式中：Rs為破碎區(qū)半徑；R0為巷道半徑；Rp為塑性區(qū)半徑；σRp為彈塑性區(qū)交界面處的應(yīng)力；C為巖體內(nèi)聚力；φ為內(nèi)摩擦角；Q為巖體強(qiáng)度軟化模量；η為塑性軟化區(qū)圍巖擴(kuò)容梯度。

14030工作面回風(fēng)巷開(kāi)挖后，軟弱圍巖初始應(yīng)力平衡狀態(tài)發(fā)生改變，使圍巖應(yīng)力由三向受力轉(zhuǎn)變?yōu)槎蚴芰?。巷道圍巖以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，巖體承載能力和抗擾動(dòng)能力較差，且遇水易泥化膨脹。在14030工作面回風(fēng)巷掘成至服務(wù)結(jié)束期間，經(jīng)歷了掘進(jìn)擾動(dòng)、鄰近工作面開(kāi)采擾動(dòng)、本工作面開(kāi)采擾動(dòng)及密集的錨桿索施工鉆孔擾動(dòng)影響，同時(shí)巷道平均埋深700 m，圍巖承受著較高的原巖應(yīng)力，在重復(fù)擾動(dòng)作用下，巷道圍巖發(fā)生塑性變形，出現(xiàn)巷道頂板下沉、幫鼓和底鼓等現(xiàn)象。結(jié)合巷道現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)式(1)和式(2)分析可知，原支護(hù)方案下圍巖變形顯著的根本原因是復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境下泥巖破壞嚴(yán)重，而普通的錨桿索支護(hù)難以有效發(fā)揮錨固作用、形成圍巖承載結(jié)構(gòu)，使得巷道圍巖變形破壞程度難以遏制。

假設(shè)外承載結(jié)構(gòu)承擔(dān)著巷道圍巖一半的應(yīng)力增大載荷，同時(shí)以塑性區(qū)切向應(yīng)力為1.1倍原巖應(yīng)力處為外承載結(jié)構(gòu)內(nèi)半徑，因此外承載結(jié)構(gòu)內(nèi)、外半徑可由式(3)得到。

(3)

由式(3)可知，當(dāng)擾動(dòng)下巷道圍巖保留較好承載性能，仍具有較大的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角時(shí)，此時(shí)塑性區(qū)范圍發(fā)育較小，淺部圍巖起主要承載作用，巷道容易維護(hù)。若擾動(dòng)作用下圍巖松散破碎，塑性區(qū)發(fā)育顯著，則外承載結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離巷道，不利于巷道維護(hù)工作。

基于采動(dòng)軟巖巷道圍巖結(jié)構(gòu)變形破壞規(guī)律，結(jié)合軟巖巷道圍巖破壞機(jī)理和圍巖內(nèi)外承載結(jié)構(gòu)變化特征，認(rèn)為采動(dòng)軟巖回采巷道變形控制應(yīng)從提升淺部圍巖的承載能力出發(fā)，通過(guò)增強(qiáng)內(nèi)承載結(jié)構(gòu)的支護(hù)強(qiáng)度及圍巖自身抗擾動(dòng)能力，從而發(fā)揮出內(nèi)外承載結(jié)構(gòu)和支護(hù)體共同作用下的圍巖變形控制作用。

3 軟巖巷道主動(dòng)式圍巖加固技術(shù)

3.1 注漿錨索主動(dòng)式圍巖注漿加固技術(shù)

根據(jù)采動(dòng)軟巖巷道圍巖變形破壞規(guī)律，結(jié)合軟巖巷道圍巖劣化機(jī)理與控制對(duì)策，提出在14030工作面回風(fēng)巷采用注漿錨索主動(dòng)式圍巖注漿加固技術(shù)以加強(qiáng)對(duì)巷道圍巖變形控制，該技術(shù)具有以下5個(gè)優(yōu)點(diǎn)。①提高圍巖強(qiáng)度。巷道受重復(fù)擾動(dòng)作用變形破壞，圍巖結(jié)構(gòu)完整和力學(xué)性能均被弱化，采用注漿錨索支護(hù)可加強(qiáng)巷道圍巖整體的剛度和抗剪強(qiáng)度，改善圍巖的抗變形能力，保證重復(fù)擾動(dòng)下巷道圍巖的穩(wěn)定。②漿液黏結(jié)圍巖裂隙。注漿錨索的注漿漿液可對(duì)采動(dòng)裂隙及破碎巖體進(jìn)行有效黏結(jié)，還可將巷道掘進(jìn)前巖體內(nèi)原生裂隙封堵，提升巷道圍巖整體性承載能力。③減小圍巖松動(dòng)圈。巷道圍巖承受的集中應(yīng)力超過(guò)其承載能力發(fā)生變形破壞，形成圍巖松動(dòng)圈，通過(guò)注漿加固巷道圍巖，可提升巷道淺部圍巖承載能力，減小圍巖松動(dòng)圈的范圍，增強(qiáng)巷道承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。④防止巖層風(fēng)化。注漿液充滿巖層裂隙后，可將裂隙中附存的空氣和水排出，隔絕內(nèi)部巖體同外界的環(huán)境接觸，可有效抑制巷道圍巖內(nèi)部發(fā)生風(fēng)化破壞。⑤變被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)。同普通的錨桿索支護(hù)相比，注漿錨索在可施加預(yù)緊力的基礎(chǔ)上還能夠?qū)鷰r注漿加固，將圍巖自身承載能力作為支護(hù)系統(tǒng)的一部分，使其與原巖形成一個(gè)整體，以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)支護(hù)效果，巷道結(jié)構(gòu)板穩(wěn)定且不易被破壞。

3.2 不同支護(hù)參數(shù)圍巖控制效果

1)模型建立及模擬方案。基于趙固二礦14030工作面回風(fēng)巷地質(zhì)條件，采用FLAC3D軟件，變換初始支護(hù)參數(shù)(注漿錨索長(zhǎng)度、預(yù)緊力)，研究支護(hù)參數(shù)變化對(duì)圍巖控制效果的影響，從而對(duì)比得出合適的注漿錨索支護(hù)支護(hù)參數(shù)。

頂板注漿錨索模擬方案：①模擬注漿錨索預(yù)緊力分別為50 kN、150 kN、250 kN、350 kN時(shí)的支護(hù)效果；②模擬注漿錨索長(zhǎng)度分別為5 m、6 m、7 m、8 m時(shí)的支護(hù)效果。根據(jù)14030工作面回風(fēng)巷地質(zhì)條件建立了數(shù)值計(jì)算模型，圖7為FLAC3D模型圖。模型在空間上分x、y、z三個(gè)方向，與實(shí)際的開(kāi)采情況比較，工作面推進(jìn)方向在模型中為x方向，工作面走向方向?yàn)閥方向，豎直方向?yàn)閦方向，整個(gè)模型在空間尺寸上x方向?yàn)?04.8 m，y方向?yàn)?0 m(x方向和y方向組成水平面)，z方向?yàn)?2.4 m。模型計(jì)算采用摩爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則計(jì)算。數(shù)值模擬計(jì)算所需的巖體力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 數(shù)值模擬計(jì)算巖體力學(xué)參數(shù)表Table 1 Rock mechanics parameters for numerical simulation

圖7 14030工作面回風(fēng)巷數(shù)值計(jì)算模型圖Fig.7 Numerical calculation model of 14030 working face return air roadway

2)模擬結(jié)果。對(duì)各數(shù)值模擬方案的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，不同支護(hù)參數(shù)下巷道圍巖變形如圖8所示。由圖8(a)可知，當(dāng)注漿錨索預(yù)緊力由50 kN增加至350 kN時(shí)，巷道頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平烤@著降低，頂?shù)装逡平糠逯涤? 118 mm降至241 mm，降低了78.4%；兩幫移近量峰值由1 049 mm降至217 mm，降低了79.3%。表明在錨索力學(xué)性能允許承受載荷范圍內(nèi)，適當(dāng)提高預(yù)緊力可有效改善巷道圍巖變形控制效果。由圖8(b)可知，當(dāng)注漿錨索長(zhǎng)度由5 m增加至8 m時(shí)，巷道頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平烤@著降低，頂?shù)装逡平糠逯涤? 681 mm降至241 mm，降低了85.7%；兩幫移近量峰值由1 613 mm降至217 mm，降低了86.5%。表明適當(dāng)加長(zhǎng)注漿錨索長(zhǎng)度可顯著改善巷道圍巖變形控制效果。

圖8 不同支護(hù)參數(shù)下巷道圍巖變形曲線Fig.8 Deformation curve of roadway surrounding rock under different support parameters

3.3 注漿錨索支護(hù)方案

根據(jù)不同支護(hù)參數(shù)下巷道變形特征，結(jié)合14030工作面回風(fēng)巷地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)了注漿錨索支護(hù)參數(shù)。

1)支護(hù)參數(shù)。頂板注漿錨索呈“三-四”交錯(cuò)布置，錨索規(guī)格：Φ22 mm×8 250 mm，間排距為1 400 mm×1 600 mm；兩幫每排各布置三根注漿錨索；錨索規(guī)格：Φ22 mm×4 250 mm，間排距1 300 mm×1 600 mm；底板每排布置3根注漿錨索，注漿錨索規(guī)格：Φ22 mm×4 250 mm，間排距為1 600 mm×1 600 mm。

2)錨索預(yù)緊力要求。Φ22 mm×8 250 mm注漿錨索初次預(yù)緊力設(shè)定100 kN，注漿后二次緊固預(yù)緊力不小于350 kN；Φ22 mm×4 250 mm注漿錨索預(yù)緊力設(shè)定150 kN。

3)注漿參數(shù)。巷道注漿為全斷面注漿，采用注漿錨索進(jìn)行注漿。頂板注漿錨索要求施加低預(yù)緊力初次預(yù)緊后進(jìn)行注漿，待漿液凝固后(凝固期3 d)，對(duì)注漿錨索進(jìn)行二次緊固；幫部和底板注漿錨索直接注漿錨固，不再進(jìn)行初次預(yù)緊。巷道注漿終壓不小于3 MPa，注漿水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，漿液配合比為水∶水泥=1∶0.6～0.8。14030工作面回風(fēng)巷注漿錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案見(jiàn)圖9。

圖9 14030工作面注漿錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)Fig.9 Design of grouting anchor cable reinforcement support in 14030 working face

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

為驗(yàn)證注漿錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)技術(shù)圍巖控制效果，在14030工作面回風(fēng)巷安設(shè)表面位移測(cè)站，共布置4個(gè)測(cè)站，各測(cè)站間隔20 m，采用“十”字觀測(cè)法測(cè)定巷道頂?shù)装濉蓭鸵平浚夭善陂g巷道圍巖相對(duì)變形量隨時(shí)間的變化情況見(jiàn)圖10。

由圖10可知，巷道的頂?shù)装逡平俊蓭鸵平侩S距工作面距離的減小不斷增加，當(dāng)距工作面降至25 m時(shí)，巷道圍巖的變形量增長(zhǎng)趨勢(shì)顯著。采用注漿錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后，巷道進(jìn)入超前支護(hù)段后，頂?shù)装逡平孔畲罂蛇_(dá)160～190 mm，頂?shù)装逡平俾势骄鶠?0 mm/d，兩幫移近量最大可達(dá)180～230 mm，兩幫移近速率平均為35 mm/d；當(dāng)測(cè)點(diǎn)距工作面距離為25 m時(shí)，注漿錨索超前支護(hù)段頂?shù)装逡平科骄鶠?5 mm，兩幫移近量平均為95 mm。同原支護(hù)方案相比，巷道圍巖變形量平均值及最大值均顯著降低，圍巖變形速率較小，表明采取注漿錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)后，圍巖變形控制效果顯著，能保障工作面回采期間的巷道安全。

圖10 巷道變形量曲線Fig.10 Deformation curve of roadway

5 結(jié) 論

1)針對(duì)14030工作面回風(fēng)巷變形顯著的問(wèn)題，通過(guò)鉆孔窺視得出開(kāi)采擾動(dòng)下圍巖結(jié)構(gòu)變形規(guī)律。經(jīng)歷多次擾動(dòng)后，淺部圍巖變形破壞，巖體松散破碎，難以形成有效的承載結(jié)構(gòu)，深部圍巖產(chǎn)生離層裂隙。隨著擾動(dòng)程度加深，淺部圍巖的松散破碎范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，深部圍巖離層裂隙發(fā)育高度增高。

2)分析研究了采動(dòng)軟巖巷道圍巖破壞機(jī)理與控制對(duì)策，提出應(yīng)從提升淺部圍巖的承載能力出發(fā)，通過(guò)增強(qiáng)內(nèi)承載結(jié)構(gòu)的支護(hù)強(qiáng)度及圍巖自身抗擾動(dòng)能力，從而發(fā)揮出內(nèi)外承載結(jié)構(gòu)和支護(hù)體共同作用下的圍巖變形控制作用。

3)利用FLAC3D軟件研究了不同支護(hù)參數(shù)下巷道圍巖變形情況，發(fā)現(xiàn)在錨索力學(xué)性能允許承受載荷范圍內(nèi)，適當(dāng)提高預(yù)緊力及加長(zhǎng)注漿錨索長(zhǎng)度改善巷道圍巖變形控制效果；并針對(duì)14030工作面回風(fēng)巷地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)計(jì)了注漿錨索支護(hù)參數(shù)。

4)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果顯示，采取主動(dòng)式圍巖注漿加固技術(shù)后，超前支承壓力影響范圍內(nèi)頂?shù)装逡平孔畲罂蛇_(dá)160～190 mm，兩幫移近量最大可達(dá)180～230 mm，巷道變形量不影響采面正常生產(chǎn)。表明注漿錨索主動(dòng)式圍巖加固控制技術(shù)的應(yīng)用，能有效控制采動(dòng)軟巖回采巷道變形顯著問(wèn)題，降低了巷道返修工程量，提高了工作面回采速度，保障巷道服務(wù)期間的正常使用。