深埋巷道失稳机制及支护对策研究

摘 要：深埋巷道由于其受水平应力影响和垂直应力影响在数值上相近，故其破坏方式往往表现为巷道的顶底板和两帮整体变形破坏，深部岩体在近静水压力的作用下其能量通过形变的方式释放，这样就导致巷道内部的围岩破坏失稳。针对深埋巷道的受力变形破坏特点，提出了主动卸压结合让压锚杆锚喷的支护对策，并且确定合理的一次和二次支护时机，从而保证巷道的稳定性。

关键词：深埋巷道；让压锚杆；支护时机

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.082

1 引言

随着我国煤炭资源的消耗日益增大，我国煤矿矿井深度近年来也在不断增加，因此，深部矿井巷道的支护问题就显得尤为重要，尤其是深埋巷道所受地压大的特点导致其维护的困难程度非常大，这也是近年来众多学者研究的一个方向[1]。

2 深埋巷道的受力特点及失稳机制

深埋巷道开挖后其原来的应力平衡状态被打破，应力发生重新分布，在短时间内深部的应力往往能使巷道的周边发生很大的径向位移，从而导致围岩与深部岩体发生不连续的介质面。在浅部围岩岩性较好且地应力不大的情况下，巷道可以依靠围岩自身的承载能力达到稳定状态，但是处于深埋的巷道，即使围岩岩性较好，由于地压大，岩体储存的变形能巨大，如果不能够采取一定的支护措施巷道往往在开挖不久就会发生较大的径向位移从而引起巷道的破坏失稳。

3 支护对策

3.1 深埋巷道的支护时机的确定

目前对于深埋巷道支护方式中应用最多的是U型钢加锚喷支护，此方式对于埋深在800米以上的巷道具有一定的效果，但当埋深超过1000米时，U型钢便不再适用，这是因为在支护时没有让围岩储存的高变形能得到有效释放。因此，在支护过程中应充分注意支护时机的确定。巷道围岩破坏大都经历弹塑性—破裂—破碎—松动变形的过程，深埋巷道由于较大的地应力，围岩可能在开挖不久就处于破裂甚至破碎的状态[2]。传统的支护理论认为支护时机越早越好，但在深埋巷道中如果不让围岩的变形能充分释放就支护，往往会导致支护失效。

通常来说，岩石的流变变形分为以下三个阶段：Ⅰ初期流变阶段、Ⅱ稳定流变阶段和Ⅲ加速流变阶段，在第二阶段变形开始时进行支护效果最好，此时支护结构所承受的压力不是太大也不是太小，围岩的变形能保持在可以控制的范围内。

3.2 支护方式的选取

近年来，一种新型的让压锚杆问世，高强度预应力让压锚杆与普通锚杆的最大区别就是它能够在围岩蠕变阶段提供近乎恒定的高工作阻力，并可被拉伸到一定长度而不破坏以适应围岩的大变形使锚杆既能维护好围岩的稳定性又能保证较好的让压性而不致拉断，从而提高了深埋巷道的稳定性。其主要结构由高强度杆体、让压管、托盘及螺母的部件组成（见图1）。与普通锚杆不同，在杆体尾部增加了一个让压管，其规格可以自行设定[3]。

4 现场实践

以某矿工作面运输顺槽为研究对象，该工作面为三面采空的孤岛工作面。该顺槽埋深850米，几何尺寸为5m×3m。由于本次主要探讨让压锚杆的让压性能，故设计巷道支护体系为全锚杆结构，巷道顶板采用5根新型让压锚杆支护，巷道两帮各布置4根锚杆。其具体布置图如图2。

5 结论

（1）通过对深埋巷道围岩的受力分析，处于深部的巷道由于高地应力的原因，导致围岩变形较大，传统的支护方式已经不能满足深埋巷道的稳定性。通过主动释放围岩变形能，降低支护结构所承受的围岩应力。

（2）对于处在高地应力的巷道，其支护时机确定对于巷道的稳定性很重要；经过分析，巷道的最佳支护时机应该在围岩在处于刚进入塑性区的稳定流变阶段进行支护效果最好。

（3）让压锚杆作为一种新型锚杆，其具有较大的恒阻之外又能较好的保持围岩的稳定性，在深埋巷道支护中取得了良好的效果。

参考文献：

[1]柏建彪，王襄禹，贾明魁，侯朝炯.深部软岩巷道支护原理及应用[J].岩土工程学报.

[2]何满朝，谢和平，彭苏萍等.深部开采岩体力学研究[J].岩石力学与工程学报.

[3]连传杰，徐卫亚，王亚杰等.新型高强预应力让压锚杆巷道支护性能的数值模拟[J].岩土力学.

作者简介：邓康宇（1991-），男，安徽安庆人，硕士，研究方向：巷道支护。