1、70江西煤炭科技2023年第3 期8102高应力软岩巷道支护参数设计与应用李刚（山西铺龙湾煤业有限公司，山西大同0 3 7 10 0）摘要：8 10 2 高应力软岩巷道拟使用锚网索喷+锚注联合支护方式，并设计了支护参数。本文采用FLAC3D模拟未支护、初次锚网索喷支护、二次锚注支护后巷道围岩变形及塑性区分布情况，分析可知，设计的支护参数可保证8 10 2 巷道围岩稳定性。现场围岩变形量监测结果表明，巷道围岩变形主要集中在前3 0 d内，二次锚注支护需在初次支护3 0 d后进行。关键词：软岩巷道；支护参数设计；锚网索喷；锚注中图分类号：TD353+.6Design and Application
2、 of Support Parameters for 8102 High-stress Soft-rock RoadwayAbstract:By FLAC3D simulation of the deformation and plastic zone distribution of the roadway surrounding rock in 8102 high-stress soft rock roadway in unsupported state and after the primary bolt-mesh-cable shotcreting and secondary bolt-
3、groutingsupport,the designed support parameters is proved to ensure the stability of the 8102 roadway surrounding rock,and the on-sitemonitoring results show that the surrounding rock deformation of the roadway is mainly concentrated in the first 30 days,and thesecondary bolt grouting support needs
4、to be carried out 30 days after the primary support.Key words:soft rock roadway;support parameters design;bolt-mesh-cable shotcreting;bolt grouting由于我国煤炭资源开采强度大，除陕西、内蒙古等一些地区外，大部分服务年限较长的矿井已进人深部开采1-3 。深部矿井受高集中应力等因素的影响，巷道围岩变形破坏大，给支护带来了一定困难4-5。尤其是受高应力及软岩双重因素影响的巷道，围岩变形规律不明确，设计合理的支护参数维护巷道的稳定性难度较大6 。国内外众多学
5、者对高应力软岩巷道的破坏特征、支护方式进行了大量研究，提出采用锚杆、锚注支护等方式提高巷道支护强度，但由于软岩的不稳定性，目前高应力软岩巷道支护严重变形问题仍然较为突出7-8 。本文提出采用锚网索喷+锚注联合支护方式，有效加强了巷道围岩的稳定性，保证了矿井的安全生产。同时，为该矿其他地质条件相似巷道支护提供了经验。1工作面概况山西铺龙湾煤业有限公司8 10 2 巷位于八一采区西部，井下标高+10 0 6+10 58 m，上部为510 2、5106、510 8 工作面采空区，距离为18.8 2 3.8 m。巷道顶底板主要由泥岩、粉砂岩组成，掘进期间将揭露7 条断层，最大落差7 m。巷道掘进受上部
6、采空区及软岩岩性等因素影响，巷道掘进后围岩稳定文献标识码：ALi Gang(Shanxi Pulongwan Coal Industry Co.,Ltd.,Datong,Shanxi 037100)性差，给巷道的支护带来了一定挑战。根据围岩钻孔窥探结果可知，巷道顶板主要由泥岩组成，岩层强度低，遇水易软化，破坏范围至巷道顶板上方4m。巷道顶板上方1.5m范围内，岩层破坏程度大，存在大量裂隙面，离层距离较大；1.54.0 m 范围内，岩层裂隙范围及密度逐渐减小；4m以上,岩层较为完整,未出现明显裂隙、离层。顶板上方不同范围钻孔窥探结果如图1所示。(a)深度 0.5 m(b)深度 1.7 m文章编号
7、：10 0 6-2 57 2（2 0 2 3)0 3-0 0 7 0-0 42023年第3 期图1巷道顶板围岩窥探结果巷道两帮围岩受高应力影响变形破坏严重，破坏范围在1.2 m左右，相对于顶板来说破坏程度及范围有所减小。两帮不同范围钻孔窥探结果如图2 所示。江西煤炭科技表18 10 2 巷锚网索支护参数支护参数支护材料直径长度/mmXmm间排距/mmXmm锚杆252000(HRB500高强螺纹钢)注浆锚杆（无缝钢管）注浆锚索（清大道尔）(c)深度 3.6 m球形托盘锚索托板菱形金属网钢筋梯子梁混凝土喷层（C20)注浆材料(硅酸盐水泥）71800X8002521001600160031X6000
8、2000X200025025012$30030012$60X6012厚度150 mm，分2 次喷射（初次7 0 mm/二次8 0 mm)注浆压力1.5MPa1000X20002 300X60X800(a)深度 0.3 m7401010-115015015053005600(a)初次支护1200(b)深度 0.9 m(b)二次支护(c)深度1.5 m图2 巷道两帮围岩窥探结果2支护参数设计与模拟2.1支护参数设计根据8 10 2 巷软岩性质，结合该矿相似巷道支护参数，采用锚网索+锚注联合支护，支护参数如表1、图3 所示。1-金属网；2-注浆锚索；3-混凝土喷层；4-锚杆；5-球形托盘；6-锚索托
9、盘；7-注浆锚杆图3 8 10 2 巷支护2.2模拟分析采用FLAC3D模拟8 10 2 巷采用锚网索喷+锚注联合支护后位移及塑性区分布规律，建立50 mX50m40m的力学模型，垂直方向施加2 0 MPa载荷，材料参数如表2 所示。(a)水平位移72岩层量/CPa粉砂岩3.2砂质泥岩1.0泥岩0.78煤0.15泥岩0.7砂质泥岩1.02.3模拟结果分析(1)未支护8102巷掘进后，若不采用任何支护措施，巷道围岩位移及塑性区分布如图4所示。江西煤炭科技表28102巷材料物理力学参数弹性模泊松密度抗拉强内聚内摩擦比/kg.m3度/MPa力/MPa角/0.2626000.326000.322600
10、0.150.3613500.060.3226000.150.3266002023年第3 期(2)初次支护采用锚网索喷支护的巷道位移及塑性区范围有了明显减小，如图5所示。1.26.40.23.22.41.62.40.23.2443836343638X-hpla.0002.5e-002CiniaritZ-tieplomeut6029-001rfX-Eieplant0=1.50000-0010000+00D38060011M-3.000.00011092e-00101laewd-d.0-002(b)垂直位移(a)水平位移Biak Siee002(c)塑性区分布(b)垂直位移(c）塑性区分布图4未支护
11、时巷道位移及塑性区分布由图4可知，8 10 2 巷掘进后未采用支护措施时，最大水平位移、顶板下沉量和底鼓量分别为338mm、3 43 m m、3 8 2 m m。巷道围岩出现塑性区，且塑性区范围较大，分布在巷道两帮及应力集中区域。图5初次支护后巷道位移及塑性区分布由图5可知，8 10 2 巷采用锚网索喷支护，最大水平位移、顶板下沉量和底鼓量分别为16 2 mm、160mm、2 11m m，与未支护时巷道围岩变形量明显减小，分别下降了52.1%、53.4%、44.6%。巷道围岩塑性区范围明显减小,且逐渐趋于均匀。分析可知，锚网索喷支护能够有效改善道应力情况，位移及塑性区范围有明显减小。(3)二次
12、支护8102巷初次支护后，喷浆层出现开裂，为了保证巷道围岩完整性，需进行二次锚注加固，二次支护后位移及塑性区分布如图6 所示。由图6 可知，8 10 2 巷二次支护后，最大水平位移、顶板下沉量和底鼓量分别为14.2 mm、15.4mm、17.7mm，较初次支护分别下降91.2%、90.4%、2023年第3 期mrafX-bigplaer000.2500e40002=l.5000江西煤炭科技50740F302010010图7 88102巷施工后围岩变形量(a)水平位移形量的7 0%，二次支护在初次支护3 0 d后进行。二次支护初始阶段由于浆液未凝固，围岩仍出现较小的变形,待浆液凝固后,基本能保证
13、围岩稳定性。4结论73+两帮内移量+顶、底板移近量2030405060708090监测时间/d1)8102巷受上覆采空区及软岩岩性等因素影响围岩变形量大，为保证围岩稳定性，本文提出采用锚网索喷+锚注进行联合支护。通过FLAC3D模拟未支护、初次锚网索喷支护、二次锚注支护后巷道(b)垂直位移围岩变形及塑性区分布情况，得到二次支护后巷道围岩变形量及塑性区范围均有较大减小。2)施工后采用顶板动态仪监测巷道围岩变形量，得到联合支护后巷道围岩变形量与模拟基本Plem图6 二次支护后巷道位移及塑性区分布91.6%。分析可知，二次支护相对于初次支护围岩变形量下降幅度大，均在9 0%以上，控制围岩变形效果好。
14、巷道围岩塑性区范围进一步减小，且分布均匀。3施工效果检验8102巷现场采用锚网索喷+锚注联合支护方式施工，初次支护后，每隔3 0 m设置一个监测点，在巷道顶板布置离层监测仪，监测巷道围岩变形量。在3 个月的监测时间内，巷道围岩变形量如图7 所示。8102巷采用联合支护后，在监测的3 个月内，巷道围岩变形量呈现先增加后逐渐平稳的过程。在前16 d内，围岩变形量大，增长速率快，16 60d内围岩变形速率逐渐减小，并在6 0 d后逐渐趋于稳定，两帮和顶底板变形量达到最大值，分别为3 2 mm、42 mm。巷道围岩变形量主要集中在前3 0 d内，占总变一致。锚网索喷+锚注联合支护方式能够有效控制围岩变
15、形量，保证巷道围岩稳定性，避免巷道来回返修,提高了矿井的经济效益。参考文献：(c)塑性区分布1 孙珞.高应力软岩巷道支护失效机制及控制技术研究.北京：煤炭工程,2 0 18,50（12）：46-49.2】于晋军.深部高应力软岩巷道“三高一低”锚网支护技术J.石家庄：煤炭与化工，2 0 18,41(5：17-19,2 3.3王鑫.煤矿构造应力区巷道支护技术研究J.江西煤炭科技,2 0 2 2(1):19-2 1.4】孙珞.基于内外承载结构的高应力软岩巷道支护方案优化J.抚顺：煤矿安全，2 0 17，48（8）：194-196,2 0 0.5裴春敏.近距离煤层采空区下综放面回采巷道支护研究J.江西煤炭科技，2 0 2 1(4)：10 2-10 3,10 6.6贾西阁.深部高应力软岩巷道变形破坏机理及支护技术研究D.安徽理工大学,2 0 15:8 4.7】冯利民，黄玉东，张得现，等.高应力软岩巷道围岩变形机理及支护技术研究J.北京：煤炭工程,2 0 14,46(9)：86-88.8李汉平，武志俊.软岩巷道支护技术研究与应用J.哈尔滨：煤炭技术，2 0 0 9,2 8(10）：6 0-6 1.作者简介：李刚（198 6 一），男，山西左云人,2 0 16 年毕业于太原理工大学采矿工程专业，工程师，现从事煤炭开采工作。收稿日期：2 0 2 2-0 8-0 2编辑：廖文德
