深部巷道支护技术研究

摘 要：理论与实践证明巷道底角采用弧形，加强断面底角与肩部等关键部位的支护强度，使巷道整体收缩变形，可有效防止深部巷道的破坏。煤矿深部开采巷道与浅部巷道的主要差别是围岩存在破裂区，也是深部巷道支护的重点之一。由于破裂区的存在，巷道支护应以护为主，防止围岩破裂范围扩大，巷道失效。

　　通常煤矿开采深度大，巷道四周围岩会变形严重，且会随着时间变形不止，是矿井深部开采主要研究的内容之一。深部巷道与浅部巷道之间主要区别是巷道得围岩有破裂区，破坏裂隙区也是巷道支护的重点。防止围岩破裂范围的扩大，是巷道支护的基础。

1 概述

　　巷道施工后，岩体从三向应力状态突然变为两向应力状态，释放一定的能量，引起围岩部分岩体破坏。岩体受深部的强大压力与施工的共同影响，使巷道围岩一定范围内产生新的裂隙，新老裂隙相互贯通，围岩表面形成了破裂区。破裂区是由岩体结构面错位、原裂隙张开与新裂隙等组成，并产生扩容变形，属于不连续非线性变形，是深部巷道主要支护的对象。

2 深部巷道破坏主要形式

2.1 巷道围岩变形量大且破裂。

　　深部巷道破坏首先是在围岩的表面破裂范围内，即不连续非线性变形部分。虽然破裂的围岩还能承担一定的力学特征，但是，目前理论研究的还不够。如果不能及时的把围岩破裂范围控制住，围岩的破裂范围就逐步扩大，使围岩变形严重，最终使巷道破坏。很多深部巷道采用锚注支护原理主要是控制围岩破裂区，改变破裂区围岩力学性质，防止破裂范围扩大。

2.2 锚杆体失效破坏。

　　目前，深部巷道一般采用锚杆与锚索等组合支护。如果锚杆锚索的支护参数合理，支护能力可满足要求。深部巷道锚杆体支护失效破坏并不是支护强度不够，而是巷道破裂区的漏顶（帮）引起锚杆体失效破坏。锚杆很少有被拉断、剪切的破坏状态，其占的比例较小。深部巷道支护体破坏主要是护帮（顶）效果差，使围岩表面破裂的岩体脱落，锚杆体不能有效支护，托盘失效而破坏。锚杆配合网、钢带与喷射混凝土支护，其主要原理是护住围岩破裂范围不漏顶（帮）等，防止脱落岩石范围扩大。

2.3 巷道底鼓破坏。

　　通常巷道底板不支护，特别是巷道底角应力集中，使巷道底板破坏严重。巷道底鼓是深部巷道的主要特点之一。回采巷道一般距工作面 100m 以上就发生巷道底鼓现象，特别是在掘进过程中出现前掘后起底的情况。

一般采用对巷道底角、底板加强支护，防止巷道底鼓。3 深部巷道的支护设计原则根据深部巷道破坏形式，巷道支护设计原则如下：

一、护的原则。保护围岩破裂区的变形范围不扩大、不漏顶（帮）是深部巷道支护的主要原则。要有效的护住围岩，应采用及时支护，提高锚杆的锚固力，需要网、钢带与喷浆支护等联合支护，锚注支护等。

二、是支护系统参数协调原则。锚杆、托盘、钢带、网等受力均衡，协调，力学参数一致。尽可能避免力学参数不统一，出现先后破坏的现象，影响整体支护效果。加大锚杆的长度，降低巷道支护成本与锚杆的间、排距。加大托盘的尺寸与刚度，有效护住围岩。提高杆体螺纹段的强度，防止此段的破坏。支护系统要有一定的柔性，为围岩变形、让压留有空间。

三、重点支护原则。在同一个巷道断面条件下，围岩的局部应力大，其该处变形量也越大，须限制该处的变形，使巷道围岩局部应力大处与应力小处变形量基本相等。巷道围岩变形是全范围的收缩变形，即巷道顶底板、两帮等成比例的耦合变形，保证巷道围岩的整体性，减少局部破坏大而失效。对巷道底角、肩部等关键部位加强支护，使围岩应力协调转移扩散，围岩整体受力均匀。

四、优化巷道断面原则。巷道底鼓是深部开采的主要特征之一，控制了巷道底鼓，就等于解决了深部开采的巷道支护问题。对巷道底角、肩部进行优化设计，减少该处应力状态。采用弧形底角的断面形式，理论与实践证明可以明显降低底角的应力状态。

五、大断面原则。在目前支护技术、成本条件下不可能完全控制围岩变形移动，为围岩的内移、让压留有空间。

六、可操作性原则。提供的锚杆支护设计应具有可操作性，有利于井下施工管理和掘进速度的提高。

七、实态设计原则。经过理论分析和试验后，确定了巷道支护或维修方案。但是，井下条件复杂多变，支护设计参数要根据井下条件的变化及时的修改，时时动态的支护设计，使方案符合实际条件。

4 结论

4.1 深部巷道围岩破坏的主要方式是支护体失效，是由围岩表面破裂范围扩大而破坏。所以，支护设计应以护顶（帮）、降低围岩破裂范围为主。加大锚杆长度与关键部位的支护强度，可有效控制围岩破裂范围。

4.2 巷道留设弧形底角，不但能够明显降低底角的应力集中状况，而且便于施工，可减少了两帮的相对移近量、降低巷道底鼓程度，对深部巷道的稳定起到重要的作用。