第２２卷第８期 ２０１３年８月 中 国 矿 业 ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ Ｖｏ１．２２，Ｎｏ．８ Ａｕｇ． ２０１３ 采空侧软岩巷道变形特征及支护技术研究 李 剑 。，李 猛 ，王志平 ，翟朝铎 （１．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州２２１１１６； ２．深部煤炭资源开采教育部重点实验室，江苏徐州２２１００８） 摘要：为解决采空侧巷道的支护问题，以阳煤二矿８１００３工作面回风巷为研究对象，分析其在原有 支护方案下的巷道变形特征，提出通过加强支护来解决巷道严重失稳的问题。采用数值模拟软件 ＦＬＡＣ ，对回风巷道在原有支护和加强支护情况下围岩变形情况分别进行了数值模拟，计算结果表明加 强支护能有效控制巷道围岩变形，并根据计算结果得出了巷道围岩变形规律；通过工业性试验，对加强支 护后的１００ｍ试验巷道围岩变形进行了监测。监测结果表明，加强支护显著提高了围岩的强度和承载能 力，有效地控制了采空侧巷道围岩变形。 关键词：加强支护；数值模拟；巷道变形；采空侧巷 中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—４０５１（２０１３）０８—００８１—０４ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｇｏａｆ－ｓｉｄｅ ｓｏｆｔ ｒｏｃｋ ｒｏａｄｗａｙ ＬＩ Ｊｉａｎ ，ＬＩ Ｍｅｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ—ｐｉｎｇ ，ＺＨＡＩ Ｃｈａｏ—ｄｕｏ ’。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｉｎｅｓ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｄｅｅｐ Ｃｏａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍｉｎｉｎｇ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｓｕｐｐｏｒｔ ｏｆ ｇｏａｌ－ｓｉｄｅ ｓｏｆｔ ｒｏｃｋ ｒｏａｄｗａｙ ｉｎ Ｙａｎｇｍｅｉ Ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｒｅｔｕｒｎ ａｉｒｆｌｏｗ ｒｏａｄｗａｙ ａｔ ｔｈｅ ８１００３ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｉｎ ２ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｕｍｍａｒｉｚｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｎｏｔ ａｂｌｅ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｗｉｔｈ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｆｏｒｍ ｓｔａｂｌｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａｒｃｈ． Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｒａｎｇｅ ｉｓ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ １ｏｏｓｅ ｃｉｒｃｌｅ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ｓｅｒｉｏｕｓ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｖｅｎ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｔｅｓｔｓ．Ａｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｒｏａｄｗａｙ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｇａｉｎ ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｏｂｓｅｒｖａｂｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ．Ｔｈｅ ｒｏｏｆ－ｔｏ－ｆｌｏｏｒ ａｎｄ ｒｉｂ－ｔｏ－ｒｉｂ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ５２．２ ａｎｄ ５５ ｍｉｎｉｎｇ ｆａｃｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ． ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｅｎｓｕｒｅｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ；ｓｉｄｅ ｒｏａｄｗａｙ ｏｆ ｇｏａｆ 随着浅部煤炭资源日益减少，矿井开采深度逐 道支护问题进行了大量的研究［２ ］，但现有的研究多 针对软岩及高应力巷道的支护问题，对于采空侧巷 渐增加，在煤炭开采过程受到复杂地质条件、高地应 力和二次采动的影响，采空侧巷道围岩及支护结构 的失稳问题突出［１３。目前，国内外许多学者针对巷 道经二次采动影响的研究较少。为此，进一步研究 其失稳机理及对应支护方案具有重要意义。 本文以阳煤二矿十采区８１００３工作面回风巷为 研究对象。如图１所示，该巷道在原有支护方式下 受二次采动影响明显，顶底板移近量达ｌＯ００ｍｍ以 收稿日期：２０１３－０３－２５ 作者简介：李剑（１９８４一），江苏徐州人，中国矿业大学采矿系博士研 究生，主要从事固体充填开采技术及岩层移动控制理论方面研究 Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｊｉａｎｃｕｍｔｌ０＠１６３．ｃｏｍ。 上，断面收缩率达８Ｏ 以上，通风和行人困难，严重 制约矿井的生产安全和经济效益。因此，需要研究 ８４ 中国矿业 第２２卷 承载能力显著增强，能够有效控制巷道的变形和破 坏，维护巷道围岩稳定。 ４工业性试验 为检验回风巷加强支护的有效性，对１００ｍ长 度巷道进行工业性试验，并布置了４个位移测站，监 测巷道两帮移近量和顶底板移近量。监测结果如图 ８所示。 由图８可知，加强支护后巷道顶底板移近量平 均为３３２ｍｍ，两帮移近量平均为５４０ｍｍ。与原有 支护方案相比，巷道顶底板移近量减少了５２．２ ， 两帮移近量减少了５５ ；两帮平均变形速率降为 ４．７ｍｍ／ｄ，顶底板平均变形速率降为４．５ｍｍ／ｄ。巷 道采用加强支护后，有效地控制了巷道变形，降低了 巷道维护工作量，保证了矿区的安全生产。 昌 蚓 鼯 窿 距工作面距离，ｍ （ａ）两帮移近量 昌 昌 辎 距工作面距离／ｍ （ｂ）顶底板移近量 图８巷道变形监测结果 ５ 结论 １）利用ＦＬＡＣ∞软件建立模型，计算巷道在原 有支护和加强支护条件下的围岩变形，模拟结果表 明，加强支护巷道相比原有支护巷道围岩变形量明 显减小，顶板最大下沉量、底臌量、顶底板移近量及 两帮最大移近量下降幅度分别为５３．１ ９，６、５５．８ 、 ５４．３ 及５２．５ 。 ２）以阳煤二矿８１００３工作面回风巷为工程实 例，进行了加强支护试验，现场监测结果表明：加强 支护与原有支护相比，巷道顶底板移近量减少了 ５２．２ ，两帮移近量减少了５５ ，与数值模拟结果 基本吻合，验证了加强支护在控制采空侧巷道围岩 变形方面的可行性。 ３）理论及实践研究表明，加强支护能够有效提 高巷道的稳定性及控制巷道围岩的变形，保证了矿 井的正常生产，从而为阳煤二矿乃至其他类似条件 巷道支护提供了经验。 － 参考文献 李德忠，夏新川，韩佳根，等．深部矿井开采技术［Ｍ］．徐州：中 国矿业大学出版社，２００５． 李冲，徐金海，吴瑞．深井软岩巷道锚索一网壳衬砌耦合支护机 理与实践口］．采矿与安全工程学报，２０１１（２）：１９３—１９７，２０３． 姜耀东，王宏伟，赵毅鑫，等．极软岩回采巷道互补控制支护技 术研究ＥＪ］．岩石力学与工程学报，２００９（１２）：２３８３—２３９０． 方新秋，赵俊杰，洪木银．深井破碎围岩巷道变形机理及控制 研究ＥＪ］．采矿与安全工程学报，２０１２（１）：１—７． 陈浩，任伟中，李丹，等．深埋隧道锚杆支护作用的数值模拟与 模型试验研究ＥＪ］．岩土力学，２０１１（ｓ１）：７１９－７２４，７８６． 陆银龙，王连国，张蓓，等．软岩巷道锚注支护时机优化研究 ［Ｊ］．岩土力学，２０１２（５）：１３９５—１４０１． 孙晓明，何满潮，杨晓杰．深部软岩巷道锚网索耦合支护非线 性设计方法研究［Ｊ］．岩土力学，２００６（７）：１０６１—１０６５． 李元，刘刚，龙景奎．深部巷道预应力协同支护数值分析［Ｊ］． 采矿与安全工程学报，２０１１（２）：２０４—２０８，２１３． 肖亚宁，马占国，赵国贞，等．沿空巷道三维锚索支护围岩变形 规律研究ＥＪ］．采矿与安全工程学报，２Ｏｌ１（２）：１８７—１９２． 刘波，韩彦辉．ＦＬＡＣ原理、实例与应用指南［Ｍ］．北京：人民 交通出版社，２００５．
