王村矿辅运大巷支护合理性现场测试分析

摘 要：为验证王村矿辅运大巷支护的合理性，本文從理论分析和现场实测两个方面进行。采用钻孔电子内窥摄像仪对巷道围岩在掘进过程中的松动范围进行探测与分析，在此基础上通过已有的理论验算巷道支护参数，通过在现场布置顶板离层仪等设备用来监测顶板下沉量和两帮移近量，从而验证原支护方式的合理性。

关键词：巷道支护;松动圈理论;支护参数;现场测试

0 前言

当井巷处于高地应力的环境之中，残余构造应力增加了采掘的作业难度，也为巷道支护带来了困难。松动圈支护理论作为巷道支护的主要参考依据，意在控制围岩的剪胀变形和吸水膨胀性变形[1，2]。宋宏伟等[3]通过理论分析、相似模型试验和现场测试提出了关于巷道围岩松动圈理论的几个观点，深化了支护理论。于忠久等[4]通过现场监测和分析验证了松动圈理论在巷道支护中的合理性。许多学者也进行了松动圈测试得相关研究，靖洪文等[5]提出了将钻孔摄像技术应用于松动圈测试;徐坤等[6]总结出深埋隧道围岩松动圈探测技术;黄锋等[7]基于D-P准则推导出了松动圈的弹塑性理论和损伤理论计算方法，给出了快速确定松动圈范围的方法。杨旭旭等[8]对比分析了常用测试松动圈的方法。计算机的发展也为巷道围岩松动圈支护理论的发展奠定了基础，周志华[9]采用数值分析软件分别研究了不同条件下围岩松动圈的范围，使松动圈支护理论更加完善。

1 工程概况

辅运大巷沿山4顶板掘进，层厚2.9m。巷道采用“锚喷”支护，锚杆长2400mm，间排距800mm×900mm，喷浆厚100mm。

2 支护效果分析

为了评价支护方式的合理性，采用松动圈测试和矿压监测的方法。

2.1 松动圈测试及分析

根据现场的技术条件，在顶板打2个深度均为7.0m的窥视孔，如图1所示。

2.1.1 钻孔图像及分析

在0.4m处有明显裂隙，1.4m处出现环向裂隙，在1.8m～2.2m处有崩解形裂隙，破裂程度高，可能是围岩受侧向约束和切应力挤压作用后导致。在3.4m～4.3m处有微小裂隙，此范围内的层理及节理较发育。在5.3m处出现多短小的纵向裂隙，说明此范围受拉剪应力作用，但由于岩体强度较高，未出现大的破碎。在6.4m处结构完整。因此，可以初步推断塑性区大约在4.5m内，松动圈在1.4m内。

2.1.2 支护合理性分析

围岩松动圈可分为三种类型，当LP≤40cm时，为小松动圈，当40

将LP=140cm代入式（1）和式（2），可得锚杆长度L=1850mm，间排距a=1000mm，由此可知，实际支护参数满足理论计算值。

2.2 巷道位移监测

顶板下沉量、两帮移近量结果如图2所示。从图2可看出，两帮最大移近量为112mm，顶板最大下沉量为37mm。

巷道围岩变形在合理范围内。

3 结论

通过钻孔窥视，数值模拟和矿压监测得到以下结论：①二水平轨道大巷塑性区在4.5m以内，松动圈在1.4m以内;②基于松动圈测试结果，采用理论公式计算确定巷道支护参数，锚杆长度=1850mm，间排距a=1000mm，实际支护方式满足理论计算值;③通过现场监测，两帮变形平均值为112mm，顶部下沉量为37mm，在巷道允许变形范围内，说明支护方式合理。

参考文献：

[1]董方庭.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M].北京：煤炭工业出版社，2001.

[2]董方庭，宋宏伟，郭志宏，等.巷道围岩松动圈支护理论[J].煤炭学报，1994，19（1）：21-31.

[3]宋宏伟，郭志宏，周荣章，等.围岩松动圈巷道支护理论的基本观点[J].建井技术，1994（Z1）：3-9+95.

[4]于忠久，赵同彬.围岩松动圈理论及其在巷道支护中的应用[J].煤炭技术，2004（08）：53-54.

[5]靖洪文，李元海，梁军起，等.钻孔摄像测试围岩松动圈的机理与实践[J].中国矿业大学学报，2009，38（5）：645-649.

[6]徐坤，王志杰，孟祥磊，等.深埋隧道围岩松动圈探测技术研究与数值模拟分析[J].岩土力学，2013，34（S2）：464-470.

[7]黄锋，朱合华，李秋实，等.隧道围岩松动圈的现场测试与理论分析[J].岩土力学，2016，37（S1）：145-150.

[8]杨旭旭，王文庆，靖洪文.围岩松动圈常用测试方法分析与比较[J].煤炭科学技术，2012，40（08）：1-5+54.

[9]周志华，叶洲元，段瑜.软岩巷道围岩松动圈的数值模拟[J].中国矿业，2009，18（10）：97-99.

作者简介：

孟宪峰（1989- ），男，山西省朔州市山阴县，2015年毕业于太原科技大学华科学院机械制造及自动化（矿机）系，大同煤矿集团王村煤业公司技术科技术员，助理工程师，主要从事煤矿开采开拓工作。