深部破碎岩层巷道支护技术研究
深部破碎岩层巷道支护技术研究
作者姓名：狄磊
作者单位：冀中能源股份有限公司邢台矿
联系电话：0319-*******
是否已公开发表：否
刊物名称及期号：
深部破碎岩层巷道支护技术研究
（狄磊冀中能源股份有限公司邢台矿技术规划科）
【摘要】
在我国目前的深部破碎岩层巷道支护中，还存在着许多的比较困难的问题，根据这些问题，本文研究了深部围岩耦合支护机理；对深部破碎岩层巷道围岩的一次支护和二次支护后所产生的力学作用分别进行了分析，根据调查和分析研究数据提出了高效的深部破碎围岩巷道支护方案。
【关键词】岩层巷道支护；深部；技术研究
正文：
开挖了深部岩体后，应力会集中在巷道围岩中，同时巷道围岩会因深部高地应力作用而发生破坏。深部岩体的基本行为特征、组织结构和工程响应会因深部岩石“三高一扰动”这种比较复杂的情况而产生彻底的变化。虽然有很多相关学者对于深部破碎岩层巷道支护技术进行了研究，同时也取得了不小的成就，但因深部破碎岩层巷道十分的复杂，对于深部破碎岩层巷道支护技术还要持续的进行研究。
1.深部破碎岩层巷道支护的问题
据多次实验显示，巷道周围通常会有一定深度的“破碎圈”，原因是因为深部巷道围岩的影响，深部破碎岩层巷道支护中的施工难度加大、无法达到施工效果等问题，都是因深部巷道周围的破碎围岩而
导致的，所以对于这种巷道，深部巷道应加强研究，从而将相应的支护控制技术完全的控制下来。
1.1深部巷道围岩的条件
根据某巷道的研究发现，典型的软岩巷道的巷道围岩不仅有高地应力作用、强风化蚀变的特性，还有松散、膨胀、薄层状、碎裂等重要特征。
1.2深部破碎岩层巷道支护中的问题
因深部巷道埋藏的比较深，巷道围岩无时无刻都处于高应力的状态，目前的支护材料基本无法实现一次性支护控制巷道围岩产生变形。在大部分的巷道中，所支护围岩能够施加的围岩压力都小于支护材料极限破坏强度，对于围岩变形的控制，一般都能够利用一次支护来是实现。深部巷道的构成阶段有不变形阶段、一次支护变形阶段、二次支护变形阶段这三种，而对巷道施加使其变形的压力大于一次支护后支护材料的临界破坏强度，所以大部分的深部巷道都需要进行到二次支护变形阶段。
虽然对于深部巷道的一次支护不足以将围岩的变形完全控制起来，但围岩整体的承载性能会在进行了一次支护后产生很大的改变，同时围岩的特性曲线也会随之发生变化。在这个时候，不仅围岩的地压特点和力学性质会对巷道围岩的变形产生影响，一次支护形式和材料也对巷道围岩的变形产生了影响。
对于深部巷道的围岩越早进行支护就能够越早将围岩的特性曲线改变，将支护体利用率有效的提高；巷道围岩的性质会因一次支护而
发生变化，所以只要对巷道围岩进行一次支护围岩发生变形卸压后，再对巷道围岩进行二次支护就能完全的控制围岩[1]。
2.深部破碎岩层巷道支护技术及原理
2.1深部破碎岩层巷道支护技术
蚀变、松散、破碎、强风化等是巷道的明显特性，由于这些特性，将破碎围岩整体的自承能力有效的提高是对深部破碎围岩巷道进行
支护前的重要措施，同时在提高其自承能力时，还要完全阻止水、空气与围岩表面的直接接触。主要措施就是使用大变形锚杆和金属网或者焊接网在巷道的侧帮和顶板上面部分进行支护，然后在此部位加喷50mm左右的混凝土。这样才能够有效的提高破碎围岩整体的自承能力，避免破碎的岩体垮落。锚网和喷浆将巷道表面的整体性进行了有效的提高，使围岩的受力状态发生很大的变化；而锚杆支护将岩块间的挤压力进行了有效的提高，同时使岩块间的啮合程度增加。
因所有深部破碎岩层巷道围岩一直都在高应力的状态，对于围岩破坏的控制往往不能依靠一次支护来实现，但巷道深部的围岩会因一次支护的支护强度而发生较大的变形，并且进入塑性区，也就是围岩的破碎范围发生扩大。对巷道围岩进行一次支护后，等到巷道变形比较稳定是就要选用科学合理的支护方法对巷道进行二次支护。在二次支护中使用注浆锚杆和锚索，可以在深部巷道破碎带围岩有效的提高它自身的承重能力，形成一个整体强度高的自撑承压环。在二次支护中还可以利用锚索支护来将深部围岩和锚杆支护形成的承载拱进行
联系，让围岩自承能力的承载圈能够最大程度的抵抗深部高应力。对
于深部破碎岩层巷道围岩的二次支护和破碎圈外完整围岩变形则能够更好的压实一次锚杆支护破碎圈，将一次支护承载圈的承载强度进行有效的提高[2]。
2.2深部破碎岩层巷道双承载拱支护原理
对深部破碎岩层巷道一次支护和二次支护后产生的双承载圈的作用原理就是一次承载圈的力源来自一次支护锚杆锚固端；二次承载圈的变形会受到一次承载圈的限制，完全避免二次承载圈内的围岩再度发生破坏；一次承载圈的强化和压实能够依靠协调一次承载圈和二次承载圈的变形来实现，将二次承载圈的部分变形能完全释放。至于支护中使用锚杆锚索的各种参数可以根据地应力原位测试或支护后巷道变形监测等手段来进行科学合理的选型[3]。
3.深部破碎岩层巷道支护方案
若想制定一个非常准确可行并且高效的深部破碎岩层巷道支护方案，就必须根据模拟测试和研究来进行方案的分析。例如在不支护的状态下深部巷道围岩的破坏范围比较大，所以可以对巷道围岩中大锚杆进行模拟，然后进行一次支护，围岩变形之后在顶板打锚杆和锚索对顶板进行二次支护。同时可以多次模拟未支护深部巷道的围岩破坏变形和应力分布来进行比较。使用锚网和表面喷浆的方法来对巷道进行之后，将巷道的自承能力有效的提高。控制破碎圈内的围岩是一次支护的主要作用，在围岩变形之后，若想强化一次承载圈和二次承载圈的形成就可以补打注浆锚索和锚杆。利用两帮支护考虑密集注浆锚杆支护的方式来最大程度的抵抗高应力下的屈服破坏。而深部巷道
在支护后有效的降低了两帮应力的集中现象，减小了屈服破坏的范围，说明此支护方案可行。
4.结语
单单对深部巷道进行一次支护是很难控制围岩的变形的，所以对深部巷道的二次支护是很有必要的，只有将一次支护和二次支护协调后才能有效的控制围岩的变形，所以使用正确的支护技术和制定科学合理的支护方案是保证控制深部围岩的首要前提。
【参考文献】
[1]刘晓明，罗周全，孟稳权，等 . 深井采场大规模垮塌三维探测及可视化计算［J］ . 中南大学学报 (自然科学版)，2011，42(1):158-163.
[2]王卫军，彭刚，黄俊 .高应力极软破碎岩层巷道高强度耦合支护技术研究［J］．煤炭学报，2011，36(2):223-228.
[3]刘泉声，康永水，白运强. 顾桥煤矿深井岩巷破碎软弱围岩支护方法探索［J］．岩石力学与工程学报，2011，32(10) :3097-3104.
作者简介：狄磊，男，1985年1月出生，河北省河间市人，冀中能源股份有限公司邢台矿技术规划科副科长，工程师，联系电话0319-*******。