深井水平薄層頂板巷道支護原則及控制技術

李佩濤

摘 要：針對深井巷道圍巖變形特征和破壞特點所進行分析和研究，分析了深井水平薄層頂板巷道圍巖強化控制技術原理：錨桿支護對巷道圍巖應力場優化、圍巖體強度強化以及圍巖承載結構協調化，提出了相應的失穩變形控制對策。

關鍵詞：深井；薄層頂板；巷道圍巖控制技術

中圖分類號：TD821 文獻標識碼：A

一、深井水平薄層頂板巷道支護原則

巖石開掘后，仍具有一定的殘余強度，松動破裂的圍巖仍有一定的承載能力，

圍巖既是支護壓力作用的對象又是抵抗壓力的承載體，其承載作用往往是支護的主體。巷道支護中，一般要遵循下面幾個原則：

1圍巖的殘余強度的維護和保持原則。水或風化的作用后會使一般軟巖的強度降低。為了防止圍巖風化潮解，減少圍巖強度的損失就應該在開巷后第一時間噴射混凝土封閉巖面；采用光面爆破技術施工，有利于保持巷道圍巖的強度。

2圍巖的殘余強度的提高原則

（1）改善圍巖應力狀態，提高圍巖整體支承能力，開掘后及時主動支護，使二維應力狀態向三向應力轉移，提高圍巖殘余強度；（2）采用錨桿、網、索主動支護。大量的工程實踐表明，錨桿、索的錨固力能將破碎的圍巖重新固定起來，提高了破碎圍巖的殘余強度，使其形成較高的可塑性及承載性。（3）特別破碎圍巖，采用注漿技術。對于非常嚴重破碎的巖體，錨桿支護就不能達到要求，這種情況下就應該進行注漿，使破碎圍巖具有一定的整體性，可以再配合錨桿支護。這樣就提高了嚴重破碎圍巖的殘余強度。所以注漿方式根據現場圍巖破碎情況分為單獨注漿，或是采用錨注式錨桿。

3充分發揮圍巖承載能力原則。

二、深井水平薄層頂板巷道控制技術

1頂部注漿防泥化控制技術

Z.Langof通過對世界上許多地下硐室圍巖壓力的總結和分析，發現堅硬巖石中地下硐室周邊的圍巖壓力極不對稱，大壓力區和小壓力區往往相間出現，且最大壓力出現在邊墻和墻角，其值數倍于拱頂中心；而軟巖硐室的地壓在硐周分布較為均勻和對稱，最大壓力多出現在拱頂中心。頂板泥巖巷道自身強度低，承載性能差，在高應力作用下很快發生早期松散膨脹變形；加之裂隙水的水理作用，泥化趨勢加劇，使頂板巖層很快失去承載性能，造成巷道頂板的大幅度彎曲下沉。過度的變形下沉就可能造成頂板巖梁的破斷繼而造成巷道垮冒。因此，這類巷道圍巖穩定性控制的關鍵首先是防治頂板巖層泥化控制技術，而頂部注漿就是防泥化的最有效手段。

通過在頂板巖層中施工注漿，漿液與頂部巖層中的裂隙密合，封堵滲水通道，有效減弱泥質巖體的泥化水理作用，積極預防頂板泥巖泥化過程和親水時間，減弱泥巖膨脹變形效應。如圖1所示。

2幫部桁架防擠出控制技術

由于煤層中存在薄層夾矸，這個薄層夾矸在周圍裂隙滲水貫通的情況下同樣發生象頂板泥巖遇水泥化膨脹鼓出的現象。另外一種情況是，大斷面巷道幫部高度較大，高幫在高地應力作用下極易發生屈曲層裂。這些情況都屬于巷道承載結構的不協調，這些部位是最敏感最脆弱的受力大變形部位，都需要針對性進行加強支護。因而，在巷道幫部采用桁架加固技術防治幫部泥巖夾矸遇水泥化膨脹鼓出。如圖2所示。

3深井水平薄層頂板巷道變形失穩控制對策

復合頂板的漸進離層垮冒，是影響巷道圍巖穩定的關鍵因素之一，高預應力支護是在此過程中充分調動此類巷道特殊的結構效應和圍巖自身的穩定性，控制頂板的兩類離層和垮冒，安全狀況和支護效果得到很大提升。

3.1 提高錨桿的預應力，能夠對松脫區巖體與上位巖體及時擠壓加固，減緩頂板巖石松脫范圍的擴大。

3.2 通過擴大錨固范圍來加強上部頂板弱面強度，調動深部巷道圍巖的穩定性和自身強度，提升頂板變形剛度，消除頂板的漸次離層和垮冒。

3.3 當頂板的不穩定層厚很大時，錨固區域達不到深部的穩定巖層時，可以利用巷道上幫角的圍巖擠壓區來建立承載結構，從而產生反力矩，減小水平應力作用產生頂板巖層的破壞，也可預防頂板錨固結構失效時的突發垮冒。

參考文獻

[1]袁亮.高瓦斯礦區復雜地質條件安全高效開采關鍵技術[J].煤炭學報，2006.

[2]馬崇山.厚泥巖頂板支護理論與實踐[J].陜西煤炭，2011.endprint

摘 要：針對深井巷道圍巖變形特征和破壞特點所進行分析和研究，分析了深井水平薄層頂板巷道圍巖強化控制技術原理：錨桿支護對巷道圍巖應力場優化、圍巖體強度強化以及圍巖承載結構協調化，提出了相應的失穩變形控制對策。

關鍵詞：深井；薄層頂板；巷道圍巖控制技術

中圖分類號：TD821 文獻標識碼：A

一、深井水平薄層頂板巷道支護原則

巖石開掘后，仍具有一定的殘余強度，松動破裂的圍巖仍有一定的承載能力，

圍巖既是支護壓力作用的對象又是抵抗壓力的承載體，其承載作用往往是支護的主體。巷道支護中，一般要遵循下面幾個原則：

1圍巖的殘余強度的維護和保持原則。水或風化的作用后會使一般軟巖的強度降低。為了防止圍巖風化潮解，減少圍巖強度的損失就應該在開巷后第一時間噴射混凝土封閉巖面；采用光面爆破技術施工，有利于保持巷道圍巖的強度。

2圍巖的殘余強度的提高原則

（1）改善圍巖應力狀態，提高圍巖整體支承能力，開掘后及時主動支護，使二維應力狀態向三向應力轉移，提高圍巖殘余強度；（2）采用錨桿、網、索主動支護。大量的工程實踐表明，錨桿、索的錨固力能將破碎的圍巖重新固定起來，提高了破碎圍巖的殘余強度，使其形成較高的可塑性及承載性。（3）特別破碎圍巖，采用注漿技術。對于非常嚴重破碎的巖體，錨桿支護就不能達到要求，這種情況下就應該進行注漿，使破碎圍巖具有一定的整體性，可以再配合錨桿支護。這樣就提高了嚴重破碎圍巖的殘余強度。所以注漿方式根據現場圍巖破碎情況分為單獨注漿，或是采用錨注式錨桿。

3充分發揮圍巖承載能力原則。

二、深井水平薄層頂板巷道控制技術

1頂部注漿防泥化控制技術

Z.Langof通過對世界上許多地下硐室圍巖壓力的總結和分析，發現堅硬巖石中地下硐室周邊的圍巖壓力極不對稱，大壓力區和小壓力區往往相間出現，且最大壓力出現在邊墻和墻角，其值數倍于拱頂中心；而軟巖硐室的地壓在硐周分布較為均勻和對稱，最大壓力多出現在拱頂中心。頂板泥巖巷道自身強度低，承載性能差，在高應力作用下很快發生早期松散膨脹變形；加之裂隙水的水理作用，泥化趨勢加劇，使頂板巖層很快失去承載性能，造成巷道頂板的大幅度彎曲下沉。過度的變形下沉就可能造成頂板巖梁的破斷繼而造成巷道垮冒。因此，這類巷道圍巖穩定性控制的關鍵首先是防治頂板巖層泥化控制技術，而頂部注漿就是防泥化的最有效手段。

通過在頂板巖層中施工注漿，漿液與頂部巖層中的裂隙密合，封堵滲水通道，有效減弱泥質巖體的泥化水理作用，積極預防頂板泥巖泥化過程和親水時間，減弱泥巖膨脹變形效應。如圖1所示。

2幫部桁架防擠出控制技術

由于煤層中存在薄層夾矸，這個薄層夾矸在周圍裂隙滲水貫通的情況下同樣發生象頂板泥巖遇水泥化膨脹鼓出的現象。另外一種情況是，大斷面巷道幫部高度較大，高幫在高地應力作用下極易發生屈曲層裂。這些情況都屬于巷道承載結構的不協調，這些部位是最敏感最脆弱的受力大變形部位，都需要針對性進行加強支護。因而，在巷道幫部采用桁架加固技術防治幫部泥巖夾矸遇水泥化膨脹鼓出。如圖2所示。

3深井水平薄層頂板巷道變形失穩控制對策

復合頂板的漸進離層垮冒，是影響巷道圍巖穩定的關鍵因素之一，高預應力支護是在此過程中充分調動此類巷道特殊的結構效應和圍巖自身的穩定性，控制頂板的兩類離層和垮冒，安全狀況和支護效果得到很大提升。

3.1 提高錨桿的預應力，能夠對松脫區巖體與上位巖體及時擠壓加固，減緩頂板巖石松脫范圍的擴大。

3.2 通過擴大錨固范圍來加強上部頂板弱面強度，調動深部巷道圍巖的穩定性和自身強度，提升頂板變形剛度，消除頂板的漸次離層和垮冒。

3.3 當頂板的不穩定層厚很大時，錨固區域達不到深部的穩定巖層時，可以利用巷道上幫角的圍巖擠壓區來建立承載結構，從而產生反力矩，減小水平應力作用產生頂板巖層的破壞，也可預防頂板錨固結構失效時的突發垮冒。

參考文獻

[1]袁亮.高瓦斯礦區復雜地質條件安全高效開采關鍵技術[J].煤炭學報，2006.

[2]馬崇山.厚泥巖頂板支護理論與實踐[J].陜西煤炭，2011.endprint

摘 要：針對深井巷道圍巖變形特征和破壞特點所進行分析和研究，分析了深井水平薄層頂板巷道圍巖強化控制技術原理：錨桿支護對巷道圍巖應力場優化、圍巖體強度強化以及圍巖承載結構協調化，提出了相應的失穩變形控制對策。

關鍵詞：深井；薄層頂板；巷道圍巖控制技術

中圖分類號：TD821 文獻標識碼：A

一、深井水平薄層頂板巷道支護原則

巖石開掘后，仍具有一定的殘余強度，松動破裂的圍巖仍有一定的承載能力，

圍巖既是支護壓力作用的對象又是抵抗壓力的承載體，其承載作用往往是支護的主體。巷道支護中，一般要遵循下面幾個原則：

1圍巖的殘余強度的維護和保持原則。水或風化的作用后會使一般軟巖的強度降低。為了防止圍巖風化潮解，減少圍巖強度的損失就應該在開巷后第一時間噴射混凝土封閉巖面；采用光面爆破技術施工，有利于保持巷道圍巖的強度。

2圍巖的殘余強度的提高原則

（1）改善圍巖應力狀態，提高圍巖整體支承能力，開掘后及時主動支護，使二維應力狀態向三向應力轉移，提高圍巖殘余強度；（2）采用錨桿、網、索主動支護。大量的工程實踐表明，錨桿、索的錨固力能將破碎的圍巖重新固定起來，提高了破碎圍巖的殘余強度，使其形成較高的可塑性及承載性。（3）特別破碎圍巖，采用注漿技術。對于非常嚴重破碎的巖體，錨桿支護就不能達到要求，這種情況下就應該進行注漿，使破碎圍巖具有一定的整體性，可以再配合錨桿支護。這樣就提高了嚴重破碎圍巖的殘余強度。所以注漿方式根據現場圍巖破碎情況分為單獨注漿，或是采用錨注式錨桿。

3充分發揮圍巖承載能力原則。

二、深井水平薄層頂板巷道控制技術

1頂部注漿防泥化控制技術

Z.Langof通過對世界上許多地下硐室圍巖壓力的總結和分析，發現堅硬巖石中地下硐室周邊的圍巖壓力極不對稱，大壓力區和小壓力區往往相間出現，且最大壓力出現在邊墻和墻角，其值數倍于拱頂中心；而軟巖硐室的地壓在硐周分布較為均勻和對稱，最大壓力多出現在拱頂中心。頂板泥巖巷道自身強度低，承載性能差，在高應力作用下很快發生早期松散膨脹變形；加之裂隙水的水理作用，泥化趨勢加劇，使頂板巖層很快失去承載性能，造成巷道頂板的大幅度彎曲下沉。過度的變形下沉就可能造成頂板巖梁的破斷繼而造成巷道垮冒。因此，這類巷道圍巖穩定性控制的關鍵首先是防治頂板巖層泥化控制技術，而頂部注漿就是防泥化的最有效手段。

通過在頂板巖層中施工注漿，漿液與頂部巖層中的裂隙密合，封堵滲水通道，有效減弱泥質巖體的泥化水理作用，積極預防頂板泥巖泥化過程和親水時間，減弱泥巖膨脹變形效應。如圖1所示。

2幫部桁架防擠出控制技術

由于煤層中存在薄層夾矸，這個薄層夾矸在周圍裂隙滲水貫通的情況下同樣發生象頂板泥巖遇水泥化膨脹鼓出的現象。另外一種情況是，大斷面巷道幫部高度較大，高幫在高地應力作用下極易發生屈曲層裂。這些情況都屬于巷道承載結構的不協調，這些部位是最敏感最脆弱的受力大變形部位，都需要針對性進行加強支護。因而，在巷道幫部采用桁架加固技術防治幫部泥巖夾矸遇水泥化膨脹鼓出。如圖2所示。

3深井水平薄層頂板巷道變形失穩控制對策

復合頂板的漸進離層垮冒，是影響巷道圍巖穩定的關鍵因素之一，高預應力支護是在此過程中充分調動此類巷道特殊的結構效應和圍巖自身的穩定性，控制頂板的兩類離層和垮冒，安全狀況和支護效果得到很大提升。

3.1 提高錨桿的預應力，能夠對松脫區巖體與上位巖體及時擠壓加固，減緩頂板巖石松脫范圍的擴大。

3.2 通過擴大錨固范圍來加強上部頂板弱面強度，調動深部巷道圍巖的穩定性和自身強度，提升頂板變形剛度，消除頂板的漸次離層和垮冒。

3.3 當頂板的不穩定層厚很大時，錨固區域達不到深部的穩定巖層時，可以利用巷道上幫角的圍巖擠壓區來建立承載結構，從而產生反力矩，減小水平應力作用產生頂板巖層的破壞，也可預防頂板錨固結構失效時的突發垮冒。

參考文獻

[1]袁亮.高瓦斯礦區復雜地質條件安全高效開采關鍵技術[J].煤炭學報，2006.

[2]馬崇山.厚泥巖頂板支護理論與實踐[J].陜西煤炭，2011.endprint