千米深井巷道圍巖變形破壞機(jī)理與支護(hù)技術(shù)

張廣超，何富連

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院，北京100083)

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千米深井巷道圍巖變形破壞機(jī)理與支護(hù)技術(shù)

張廣超，何富連

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院，北京100083)

［摘要］針對深井高應(yīng)力軟巖巷道圍巖大變形、強(qiáng)流變性、強(qiáng)烈底鼓等非線性大變形圍巖控制難題，以邢東礦－980m大巷為工程背景，現(xiàn)場調(diào)研－980m大巷圍巖變形破壞特征，闡明了高地應(yīng)力、強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造、高滲透壓環(huán)境下深部巷道圍巖變形機(jī)制機(jī)理，以庫倫－莫爾應(yīng)力圓分析了－980m大巷圍巖開挖造成的高主應(yīng)力差對圍巖破壞作用。在上述研究的基礎(chǔ)上，針對性地提出了“高性能錨網(wǎng)噴+高強(qiáng)錨索+可縮性環(huán)形支架+注漿加固”的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，并進(jìn)行工業(yè)性實(shí)踐。工程實(shí)踐表明，該技術(shù)可有效解決－980m大巷圍巖控制難題，對類似巷道圍巖控制具有借鑒意義。

［關(guān)鍵詞］千米深井;圍巖變形;破壞機(jī)理;高應(yīng)力;聯(lián)合支護(hù)

［引用格式］張廣超，何富連.千米深井巷道圍巖變形破壞機(jī)理與支護(hù)技術(shù)［J］.煤礦開采，2015，20 (2) : 35－38，62.

隨著礦山開采規(guī)模和深度不斷加大，我國很多礦井相繼進(jìn)入深部開采狀態(tài)。深部高地應(yīng)力、高地溫、高滲透壓、強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造作用及采動(dòng)影響使得深部巷道圍巖呈現(xiàn)非線性變形和破壞［1］，圍巖大變形、強(qiáng)烈底鼓、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等深部工程地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率大幅度提高［2］。我國東部淮南、兗州、新汶、徐州、開灤等大型煤炭礦區(qū)都存在著深部開采問題，深部巷道圍巖控制技術(shù)一直是我國煤炭領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者研究的重點(diǎn)。

我國專家學(xué)者對深部巷道圍巖變形破壞機(jī)制及控制對策進(jìn)行了有益探索［3－6］，先后提出了聯(lián)合支護(hù)、耦合支護(hù)、二次支護(hù)等支護(hù)理念和控制技術(shù)，解決了大量巷道穩(wěn)定性難題，為深部巷道圍巖變形控制提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。然而，深部巷道變形破壞規(guī)律與其所處工程地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)，所應(yīng)采取的巷道支護(hù)技術(shù)也存在差異，即深部巷道圍巖控制具有復(fù)雜性和差異性［7］。

本文以冀中能源股份有限公司邢東礦二水平大巷為具體背景，現(xiàn)場調(diào)研巷道變形破壞特征，分析深部高地應(yīng)力、強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造、強(qiáng)流變性、高滲透壓對于圍巖穩(wěn)定性的影響作用，在此基礎(chǔ)上提出了“高性能錨網(wǎng)噴+高強(qiáng)錨索+可縮性環(huán)形支架+注漿加固”的聯(lián)合支護(hù)形式，闡述了其圍巖控制機(jī)理，并進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，證明該技術(shù)的合理性和可行性。

1　工程概況

1.1工程地質(zhì)條件

邢東礦為冀中能源股份有限公司的主力礦井，位于河北省邢臺(tái)市。褶皺構(gòu)造為邢臺(tái)礦區(qū)的主要地貌，雁行斜列式斷背斜和斷向斜為主要構(gòu)造，煤層傾角小于15°，向斜傾角8～15°，背斜地層傾角15～30°。邢東礦采用立井水平開拓，分－760m水平和－980m水平兩水平開拓方式，走向長壁采煤，主要開采2號煤層。

其中－980m大巷是二水平行人、通風(fēng)主要巷道，其穿過多個(gè)地質(zhì)層位，主要有野青灰?guī)r，主采2號煤層以下45m左右，灰色和深灰色，含植物化石碎片，圍巖松散軟弱，較為破碎，易受工程擾動(dòng)影響。－980m大巷斷面半圓拱形，巷道寬度為4.5m，巷道高度為3.5m，斷面面積為15.75m2，原有支護(hù)為錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方式，錨桿為22mm× 2400mm的MG335硅錳鋼螺紋錨桿，間排距800mm×800mm，僅構(gòu)造復(fù)雜段選用21.8mm× 6500mm鋼絞線錨索加強(qiáng)支護(hù)。－980m水平煤巖柱狀如圖1所示。

圖1?。?80m水平煤巖柱狀

1.2－980m大巷圍巖變形破壞特征

－980m大巷于2006年掘成，巷道使用0.5a出現(xiàn)大變形破壞，圍巖出現(xiàn)大范圍破碎，頂板大面積下沉，兩幫劇烈收斂，底鼓沿走向開張裂縫突出，頂幫網(wǎng)兜現(xiàn)象突出，錨桿拉斷、扭彎現(xiàn)象較多，甚至出現(xiàn)錨索剪短現(xiàn)象，巷道斷面無法滿足運(yùn)輸要求，不得不重新進(jìn)行擴(kuò)刷整修，破壞狀況見圖2。

圖2?。?80m水平圍巖及支護(hù)系統(tǒng)破壞狀況

礦方對－980m大巷圍巖變形規(guī)律進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，典型測站位移變形曲線如圖3所示，可以看出深部巷道圍巖變形呈現(xiàn)如下特征:圍巖變形量大，四周來壓。頂?shù)装謇塾?jì)位移量為463mm，兩幫累計(jì)位移量為415mm，巷幫以中部煤體內(nèi)移為主，頂板以大面積下沉為主要形式，大變形與高地應(yīng)力、圍巖軟弱有關(guān);巷道頂?shù)装逡平看笥趦蓭鸵平?。兩幫和頂板初期變形速率相差不大，但在后期流變過程中，頂?shù)装辶髯兯俾拭黠@大于兩幫變形速率，導(dǎo)致頂?shù)装遄冃瘟看笥趦蓭鸵平?底鼓變形突出，由現(xiàn)場礦壓顯現(xiàn)可知，局部地段底板鼓起量可達(dá)到數(shù)百毫米，混凝土噴層開裂現(xiàn)象極為普遍;流變特性顯著，－980m大巷在巷道開掘后90d內(nèi)都無法保持穩(wěn)定，巷道圍巖流變變形速度約為2.6～3.0mm/d，巷道處于持續(xù)變形狀態(tài)。

圖3?。?80m大巷圍巖變形曲線

2　深部巷道圍巖變形破壞機(jī)制及控制對策

2.1深部巷道圍巖變形破壞機(jī)制

－980m大巷圍巖變形呈現(xiàn)變形量大、速度快、流變性強(qiáng)等非線性特征，這與深部巷道高地應(yīng)力、強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造作用、高滲透壓、圍巖強(qiáng)流變性等賦存特點(diǎn)密切相關(guān)。

2.1.1高地應(yīng)力作用

理論研究表明，深部巖體破壞是開挖擾動(dòng)引起的高主應(yīng)力差與圍巖低強(qiáng)度相互作用的結(jié)果［8］。巷道開挖前后主應(yīng)力差狀態(tài)改變對圍巖穩(wěn)定性的影響可以用莫爾應(yīng)力圓進(jìn)行說明。巷道開挖前，圍巖均處于三向受壓狀態(tài)，其受力情況可用圖4中應(yīng)力圓1表示，此時(shí)莫爾應(yīng)力圓直徑σ1－σ3，即主應(yīng)力差很小，此時(shí)巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)遠(yuǎn)離圍巖強(qiáng)度包絡(luò)線A，巷道處于原巖穩(wěn)定狀態(tài)。巷道開挖后引起圍巖應(yīng)力重新分布，使得巷道周邊主應(yīng)力σ3減小至低應(yīng)力值σ3'，最大主應(yīng)力σ1增大為σ1'，一般為σ1的2～3倍，此時(shí)圍巖中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可用圖4中應(yīng)力圓2表示，此莫爾圓直徑即主應(yīng)力差σ1'－σ3'差值急劇增大，莫爾圓范圍突破圍巖強(qiáng)度包絡(luò)線A，圍巖發(fā)生變形破壞。與此同時(shí)，隨著莫爾圓突破強(qiáng)度曲線，圍巖發(fā)生剪切破壞，破壞區(qū)巖剪切面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)破壞，圍巖的力學(xué)性質(zhì)惡化，圍巖主要力學(xué)參數(shù)，如黏聚力、內(nèi)摩擦角等急劇下降，圍巖強(qiáng)度包絡(luò)線由A發(fā)展為B，圍巖條件進(jìn)一步惡化。同時(shí)圍巖強(qiáng)度大幅度降低造成圍巖變形破壞，進(jìn)而引發(fā)巷道破壞失穩(wěn)。

圖4　巷道開挖前后圍巖應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度改變

－980m大巷埋深近1000m，覆巖壓力可達(dá)25MPa以上，且深部巖體多經(jīng)歷強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造作用，側(cè)壓系數(shù)2～3，水平應(yīng)力遠(yuǎn)大于30MPa。在如此高應(yīng)力作用下，深部圍巖在未開挖之前仍能保持完整性，這主要跟圍巖所處的高圍壓作用有關(guān)，圍巖主應(yīng)力差保持較低值，該值小于圍巖抗壓強(qiáng)度。巷道開掘后，表面圍巖卸荷幅度達(dá)22MPa，切向應(yīng)力增加約為45～65MPa，主應(yīng)力差(σ1'－σ3')達(dá)到45～65MPa，如此巨大的主應(yīng)力差值必將導(dǎo)致圍巖內(nèi)部出現(xiàn)塑性滑動(dòng)面，圍巖經(jīng)歷“損傷擴(kuò)容—剪切滑移破壞—碎脹大變形”失穩(wěn)進(jìn)入圍巖破裂損傷區(qū)，巖體強(qiáng)度急劇降低，并使得圍巖應(yīng)力深部轉(zhuǎn)移，如此反復(fù)直至達(dá)到新的平衡［9－10］。

2.1.2強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造作用

深部煤體多經(jīng)受了2～3億年長期地質(zhì)作用，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有大量的空隙、裂隙、層理、節(jié)理等軟弱結(jié)構(gòu)面和顆粒膠結(jié)物質(zhì)，這些統(tǒng)稱為多結(jié)構(gòu)面，它的存在打斷了巖體的連續(xù)性、完整性和勻質(zhì)性，使得巖體呈現(xiàn)出各種各樣的破壞現(xiàn)象，使得巖體呈現(xiàn)出各種非連續(xù)性物理力學(xué)現(xiàn)象。深部巷道開掘過程中采動(dòng)應(yīng)力的影響，諸多結(jié)構(gòu)面將擴(kuò)展、貫通，并產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)面，從而使得深部煤巖體強(qiáng)度及穩(wěn)定性大大降低，力學(xué)性能上表現(xiàn)為黏聚力C、內(nèi)摩擦角f等參數(shù)的降低，圍巖強(qiáng)度包絡(luò)線A的斜率和截距降低，與莫爾圓交錯(cuò)的可能性大幅度提高，圍巖穩(wěn)定性驟降。－980m大巷區(qū)域斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造分布廣泛，使得圍巖節(jié)理裂隙極度發(fā)育，圍巖強(qiáng)度大幅度降低，在擾動(dòng)作用下容易碎裂，增大巷道支護(hù)難度。

2.1.3深部巖體的強(qiáng)流變特性

－980m大巷所處高地應(yīng)力、高地溫、強(qiáng)滲透壓環(huán)境使得巖體呈現(xiàn)出強(qiáng)流變特性，巷道變形往往延續(xù)一段較長時(shí)期，主要表現(xiàn)為巷道各個(gè)方向發(fā)生持續(xù)的擠出性變形，其蠕變變形量可達(dá)瞬時(shí)變形量的300%以上，常規(guī)支護(hù)理論與技術(shù)無法有效解決此類巷道的圍巖控制問題。如邢東礦主副暗斜井開掘后其圍巖平均變形速率為2.6mm/d，不得不對其進(jìn)行不間斷地整修;－980m大巷經(jīng)歷二次整修后，仍發(fā)生大變形。

2.1.4高滲透壓力作用

在深部巷道賦存環(huán)境中，地下水是一種最為活躍的因素，水也是深部物理化學(xué)反應(yīng)的一種加速劑，它能夠促使或加速巖體煤體化學(xué)作用的發(fā)生，加速煤體巖體內(nèi)部裂隙的劣化速度、裂隙加劇的趨勢。

邢東礦二水平巷道部分區(qū)域頂板有淋水現(xiàn)象，因此，巷道圍巖存在高滲透壓力的作用。在巷道開掘后，圍巖淺部裂隙中水頭壓力大大降低，圍巖結(jié)構(gòu)開始產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致表面裂隙向圍巖深部擴(kuò)展，圍巖的完整性受到破壞。裂隙自身的擴(kuò)展增大了水的流速和流量，導(dǎo)致圍巖深處孔隙壓力降低，有效應(yīng)力進(jìn)一步增大，使得由表及里裂隙的迅速擴(kuò)展，巖體強(qiáng)度降低。

綜上所述，深部巷道在高地應(yīng)力、強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造作用及高滲透壓作用下，圍巖中的主應(yīng)力差值升高，同時(shí)造成圍巖強(qiáng)度降低，兩者之間不可調(diào)和的沖突引起深部巷道圍巖的劇烈變形破壞。

2.2深部巷道圍巖控制對策

根據(jù)對－980m大巷圍巖變形破壞特征、失穩(wěn)機(jī)制的分析研究，采用單一常規(guī)支護(hù)技術(shù)無法控制圍巖大變形，且深井巷道圍巖儲(chǔ)存變形能量大，企圖一次性高強(qiáng)支護(hù)控制圍巖變形也不切實(shí)際，需采取新的巷道支護(hù)理念和支護(hù)技術(shù)，據(jù)此，結(jié)合相關(guān)理論及工程實(shí)踐［11－12］，確定－980m大巷采用“高性能錨網(wǎng)噴+高強(qiáng)錨索+可縮性環(huán)形支架+注漿加固”的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，該技術(shù)通過多種支護(hù)手段相互配合，實(shí)現(xiàn)巷道長期穩(wěn)定，其控制對策如下:

(1)高性能錨網(wǎng)噴一次支護(hù)考慮到－980m大巷經(jīng)歷過多次整修，圍巖裂隙發(fā)育深度較大，巷道擴(kuò)修后圍巖變形量大、速度快，此時(shí)應(yīng)立即采用高性能錨網(wǎng)噴進(jìn)行一次支護(hù)，形成具有一定剛強(qiáng)度的承載結(jié)構(gòu)，改善圍巖淺部受力狀態(tài)，限制圍巖初期大變形;同時(shí)該結(jié)構(gòu)具有一定可縮性，可避免圍巖與支護(hù)系統(tǒng)剛度不耦合造成支護(hù)體系損毀。

(2)高強(qiáng)度錨索加強(qiáng)支護(hù)錨索具有支護(hù)強(qiáng)度大、錨固深度大、延伸率大的特點(diǎn)，可在淺部高性能錨噴支護(hù)的基礎(chǔ)上增強(qiáng)淺部圍巖支護(hù)阻力，將淺部錨固體系與深部圍巖聯(lián)系在一起，充分調(diào)動(dòng)深部圍巖穩(wěn)定性，限制深部圍巖變形?？紤]到－980m大巷多次整修，破壞深度較大，在進(jìn)行錨桿支護(hù)時(shí)，同步進(jìn)行錨索深部加固，提高圍巖承載能力。

(3)大噸位可縮性長環(huán)形支架二次支護(hù)－980m大巷圍巖變形流變特性顯著，巷道持續(xù)變形長達(dá)90d，應(yīng)在初期變形穩(wěn)定后采取大噸位可縮性長環(huán)形支架，給圍巖提供最終的支護(hù)強(qiáng)度，保證巷道長期穩(wěn)定，大噸位可縮性支架支護(hù)時(shí)間一般在錨網(wǎng)索支護(hù)后20d內(nèi)進(jìn)行。

(4)注漿加固修復(fù)圍巖－980m大巷圍巖經(jīng)過多次擾動(dòng)作用，圍巖裂隙深度發(fā)育，為提高錨網(wǎng)噴支護(hù)質(zhì)量，同時(shí)保證巷道長久穩(wěn)定，應(yīng)在基本支護(hù)完成后一定時(shí)間內(nèi)對巷道破碎地帶進(jìn)行注漿加固，提高圍巖強(qiáng)度和整體性，其一般滯后大噸位可縮性支架支護(hù)1～2d。

3　深部巷道圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)

綜合數(shù)值模擬分析、理論計(jì)算和工程類比進(jìn)行支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)，最終確定“高性能錨網(wǎng)噴+高強(qiáng)錨索+可縮性環(huán)形支架+注漿加固”的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)參數(shù)，巷道支護(hù)斷面如圖5所示。

圖5　－980m大巷支護(hù)斷面

錨桿選用22mm×3.0m螺紋鋼超強(qiáng)錨桿，其剪斷載荷達(dá)到125～147kN，拉斷載荷達(dá)180～210kN，間排距為800mm×800mm，每孔使用S2360 和Z2360樹脂錨固劑各1卷錨固，配合100mm× 100mm×10mm的穹形托盤;加強(qiáng)錨索選用21.8mm×8.5m的鋼絞線，間排距為2000mm× 800mm，每孔使用1卷S2360和2卷Z2360樹脂錨固劑錨固。36U長環(huán)形支架由4節(jié)構(gòu)成，采用卡纜連接;支架間距800mm。注漿孔排式布置，間排距1500mm×3200mm，隔4架1排，注漿孔深度分別為2m和8m，注漿管長度為0.6m，1.2m，2.0m，深淺孔交錯(cuò)布置，每排8根，頂板布置3個(gè)，兩幫各1個(gè)，底板布置3個(gè)，頂?shù)装鍍山翘幾{孔外擺35°，同時(shí)考慮到頂?shù)装鍑鷰r破壞深度大，深孔注漿偏于頂?shù)装宀贾?，淺孔注漿偏于兩幫。注漿材料選用42.5號普通硅酸鹽水泥、水玻璃，淺孔注漿壓力第1次為1.0MPa，第2次為2.5MPa，深孔注漿壓力為6.0MPa。注漿材料選用42.5號普通硅酸鹽水泥、水玻璃，設(shè)計(jì)淺孔注漿壓力3～5MPa，深孔注漿壓力為5～8MPa。

4　支護(hù)效果分析

按照上述設(shè)計(jì)方案在－980m大巷進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，為了解“高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿(索) +36U全斷面長環(huán)形支架+壁后注漿”的綜合支護(hù)措施的支護(hù)效果，在巷道表面設(shè)立圍巖變形觀測的測站，對巷道表面位移進(jìn)行觀測，其中3號測站圍巖變形曲線如圖6所示。

圖6　－980m大巷礦壓觀測結(jié)果

由圖6可知，巷道擴(kuò)刷后圍巖變形先快速增長，后逐漸穩(wěn)定，巷道整修后0～25d內(nèi)，圍巖變形快速增長，30d后開始變形逐漸穩(wěn)定，兩幫累計(jì)變形185mm，頂板累計(jì)變形154mm，底板累計(jì)變形141mm，60d后圍巖變形速率＜1mm/d，巷道圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5　結(jié)論

(1)－980m大巷原有支護(hù)為錨網(wǎng)噴支護(hù)，巷道掘出后短期內(nèi)出現(xiàn)劇烈礦壓顯現(xiàn)，圍巖變形呈現(xiàn)變形量大、四周來壓、頂?shù)装遄冃危緝蓭妥冃?、?qiáng)烈底鼓、流變顯著的特征，分析了高地應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造作用、高滲透壓等對圍巖破壞作用。

(2)－980m大巷開挖后表面圍巖卸荷幅度達(dá)到22MPa，巷道切向應(yīng)力增加約為45～65MPa，主

應(yīng)力差(σ1'－σ3')達(dá)到45～65MPa，主應(yīng)力差值與圍巖強(qiáng)度間的巨大差異是導(dǎo)致圍巖出現(xiàn)破碎損傷的主要原因。

(3)針對性地提出了“高性能錨網(wǎng)噴+高強(qiáng)錨索+可縮性環(huán)形支架+注漿加固”的聯(lián)合支護(hù)形式，并在－980m大巷進(jìn)行工程應(yīng)用。工程實(shí)踐表明，該支護(hù)形式可有效解決深部巷道問題，對類似巷道圍巖控制具有一定借鑒意義。

［參考文獻(xiàn)］

［1］何滿潮，謝和平，彭蘇萍，等.深部開采巖體力學(xué)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24 (16) : 2803－2813.

［2］孫曉明，何滿潮.深部開采軟巖巷道耦合支護(hù)數(shù)值模擬研究［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，34 (2) : 166－169.

［3］王衛(wèi)軍，彭剛，黃俊.高應(yīng)力極軟破碎巖層巷道高強(qiáng)度耦合支護(hù)技術(shù)研究［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011，36 (2) .

［4］康紅普，王金華，林健.煤礦巷道錨桿支護(hù)應(yīng)用實(shí)例分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29 (4) : 649－664.

［5］柏建彪，王襄禹，賈明魁，等.深部軟巖巷道支護(hù)原理及應(yīng)用［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30 (5) : 632－636.

［6］嚴(yán)紅，何富連，徐騰飛.深井大斷面煤巷雙錨索桁架控制系統(tǒng)的研究與實(shí)踐［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2012，31 (11) : 2248－2257.

［7］方新秋，趙俊杰，洪木銀.深井破碎圍巖巷道變形機(jī)理及控制研究［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2012，29 (1) : 1－7.

［8］袁亮.深井巷道圍巖控制理論及淮南礦區(qū)工程實(shí)踐［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2006.

［9］劉泉聲，康永水，白運(yùn)強(qiáng).顧橋煤礦深井巖巷破碎軟弱圍巖支護(hù)方法探索［J］.巖土力學(xué)，2011，32 (10) .

［10］牛雙建，靖洪文，張忠宇.深部軟巖巷道圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011，36 (6) : 914－919.

［11］郭建偉，劉泉聲，楊戰(zhàn)標(biāo)，等.平頂山礦區(qū)深部大規(guī)模松軟圍巖巷道支護(hù)技術(shù)［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2012，31 (S2) : 3904－3910.

［12］黃興，劉泉聲，喬正.朱集礦深井軟巖巷道大變形機(jī)制及其控制研究［J］.巖土力學(xué)，2012，33 (3) : 827－834.

［13］何富連，張廣超，謝國強(qiáng)，等.千米深井煤巷底鼓特性及控制研究［J］.煤礦開采，2013，18 (3) : 50－53.

［14］謝生榮，謝國強(qiáng)，何尚森，等.深部軟巖巷道錨噴注強(qiáng)化承壓拱支護(hù)機(jī)理及其應(yīng)用［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2014，39 (3) : 404－409.

［15］何富連，許磊，吳煥凱，等.原煤頂大斷面切眼裂隙場演化及圍巖穩(wěn)定性分析［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2014，39 (2) : 336－346.

［責(zé)任編輯:姜鵬飛］

特殊采煤與礦區(qū)環(huán)境治理

Surrounding Rock Deformation and Failure Mechanism and Supporting Technology of Roadway in 1000m Deep Mine

ZHANG Guang-chao，HE Fu-lian

(Resources＆Safety Engineering School，China University of Mining＆Technology (Beijing)，Beijing，100083，China)

Abstract:In order to solve the difficult problem of controlling surrounding rock including large deformation，strong rheological property，strong floor heave in soft-rock roadway with high stress in deep mine，by surveying deformation and failure characteristic of main roadway at -980m level in Xingdong Colliery，its deformation mechanism under the environment of high geo-stress，strong tectonic and high seepage pressure was discussed.Applying Coulomb-Mohr stress circle，failure action of high principal stress difference on surrounding rock induced by excavation of main roadway was analyzed.On the basis of this，combined supporting projection of“anchored mesh injecting + high-strength anchored cable + grouting reinforcement”was put forward.Engineering practice showed that this technology could effectively solve the supporting problem of -980m main roadway and had reference value for similar condition.

Keywords:1000m deep mine; surrounding rock deformation; failure mechanism; high stress; combined supporting

［作者簡介］張廣超(1987－)，男，山東泰安人，博士研究生，主要從事礦井災(zāi)害治理方面的研究。

［基金項(xiàng)目］國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51234005) ;中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(2010YZ02)

［DOI］10.13532/j.cnki.cn11－3677/td.2015.02.011

［收稿日期］2014－09－21

［中圖分類號］TD353

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號］1006-6225 (2015) 02-0035-04