极软岩回采巷道互补控制支护技术研究.pdf

第 2 8卷第 1 2期 2 0 0 9年 1 2月 岩石力学与工程学报 C h i n e s e J o u r n a l o f R o c k Me c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g V_0】 ． 28 No． 1 2 De c ． ， 200 9 极软岩回采巷道互补控制支护技术研究 姜耀 东 2 7王宏伟 ，赵毅鑫 ，刘长海 。 ，朱喜 东 。 1 ．中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 1 0 0 0 8 3 ；2 ．中国矿业大学 力学与建筑工程学院，北京1 0 0 0 8 3 3 ．铁法煤业 集团 有限责任公司，辽宁 调兵山 1 1 2 7 0 0 摘要从加固破碎岩体和提高支护阻力两方面综合研究入手，分析小康煤矿巷道围岩的力学及变形破坏特征，得 出小康 煤矿软岩回采巷道 围岩 失稳机 制，指 出原有支 护系统变形不协调 、支护 阻力 低和 没有发挥围岩的承载 能力 是 导致巷道破坏 和支 护失效的主要原 因。以铁法矿业集 团小康矿 2 N8运 输顺 槽为工程实例，研 究高强度高预紧 力锚杆、强力锚索、金属网和喷浆加固以及 u型钢在控制围岩变形中的互补作用，详细介绍高强度、高预紧力锚 网索配合 u型钢可缩支架的互补控制综合支护方案并进行现场工业试验。研究结果表明，互补控制支护技术能够 避免极软岩回采巷道的多次翻修，实现支护一次到位。 关键词岩石力学；软岩；预紧力；互补控制；失稳机制 中图分类号T u 4 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 06 9 1 5 2 0 0 9 1 22 3 8 30 8 STUDY oF CoM PLEM ENTARY S UPPoRTI NG TECHNoLoGY oF EXTREM ELY SoFT RoCK M I NI NG RoADⅥ，AY J I ANG Ya od o n g1 ～ ，W ANG Ho ng we i ， ZHAO Yi x i n ， LI U Cha ng h a i ， ZHU Xi d o n g 1 ． S t a t e K e yL a b o r a t o r yo fC o a l R e s o u r c e s a n dS a f e Mi n i n g ，C h i n aU n i v e r s i tyo fMi n i n ga n dT e c h n o l o g y ，B e o i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ． S c h o o l o f Me c h a n i c s ，A r c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g ，C h i n a U n i v e r s i ty o f Mi n i n g a n dT e c h n o l o g y ，B e o i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 3 ． “n y aC o a l I n d u s t r yG r o u pC o ． ，L t d ． ，Di a o b i n g s h a n ，L i a o n i n g 1 1 2 7 0 0 ，C h i n a 、 Ab s t r a c t By u s i n g t h e me t h o d o f s t r e n g t h e n i n g b r o k e n r o c k a n d i n c r e a s i n g s u p p o r t i n g r e s i s t a n c e ，t h e me c h a n i c a l p r o pe rti e s， d e f o r ma t i o n a n d f a i l u r e c h a r a c t e r i s t i c s o f s u r r ou n di ng r oc ks i n Xi a o ka ng c oa l mi n e a r e a na l yz e d． M e a n wh i l e， t h e i n s t a b i l i t y me c ha ni s m of s o f t r oc k m i n i n g r o a d wa y i s o b t a i ne d a nd i t i s po i n t e d o u t t ha t t h e ma i n r e a s o ns o f s u p po rti ng f a i l ur e a r e i nc o n s i s t e n t de f o r m a t i o n， l o w s u p po rti ng r e s i s t a n c e a nd f a i l u r e t o u t i l i z e t h e s u p p o rti n g c a p a b i l i ty o f t h e s u rro u n d i n g r o c k s ．T a k i n g t h e 2 N8 h a u l a g e r o a d wa y o f Xi a o k a n g c o a l mi n e f o r e x a mpl e， t he c o mpl e m e nt a r i t y of th e hi g h s t r e n g t h b ol t ， h i g h p r e t e ns i o n c a bl e， me t a l m e s h a n d U s ha pe d c o n t r a c t i b l e fla me i n t h e p r o c e s s o f r e i n f o r c i n g s u r r o u n d i n g r o c k i s s t u d i e d ．Ba s e d o n t h e s e s t ud i e s ， t h e c o mpl e me n t a r y s u pp o rti n g t e c hn ol og y of h i g h s t r e n g t h a n d pr e t e n s i o n b ol t -- m e s h - - c a bl e s u p po rti ng t o g e t h e r wi t h U s h a p e d c o n t r a c t i bl e fla m e i s i n t r o d uc e d． I n a dd i t i o n， i n - s i t u i nd us t r i a l t e s t h a s a l s o b e e n i mpl e me n t e d a nd t h e r e s ul t s s h o w t h a t t h e c ompl e me nt a r y s u p po rti ng s y s t e m c a n s uc c e s s f ul l y a vo i d t h e mul t i r e b ui l d i n g i n e x t r e m e l y s o f t r o c k m i n i n g r o a d wa y a n d t h e s up po rti ng o n c e f o r a l l i n Xi a o ka ng c oa l mi n e c a n b e a d o pt e d ． Ke y wo r d s r o c k me c h a n i c s s o ft r o c kp r e t e n s i o n f o r c e ；c o mp l e me n t a ry t e c h n o l o g y i n s t a b i l i ty me c h a n i s m 收藕日期2 0 0 9 0 3 2 0 ；修回 日期2 0 0 90 72 7 基金项 目；国家重点基础研究发展规划 9 7 3 项 目 2 0 l O c B 2 2 6 8 O 1 ；国家 自然科学基金资助项目 5 0 7 0 4 0 3 4 ；北京市教育委员会共建项目建设计划；中 国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题资助 作者简介{姜耀东 1 9 5 8一 ，男，博士，1 9 8 2年毕业于中国矿业大学力学班，现任教授、博士生导师，主要从事岩石力学与采矿工程方面的教学与研 究工作。E - ma i l j i a n g y d c u mt b ． e d u c n 岩石力学与工程学报 2 0 0 9 笠 1 引 言 铁法煤业 集 团 小康矿是国内外罕见的软岩矿 井，自 1 9 9 0年投产以来一直面临巷道支护困难的问 题。井下实测资料表明，围岩破碎范围达 1 0 m，顶 底板饱和单向抗压强度 R 3 ～5 MP a ， 完整性系数 ， 0 ． 2 ，属地压特大的极软岩巷道l l J 。曾试用过 钢筋混凝土支护，锚喷网及 u型钢支护 ，由于措施 不当，围岩剧烈变形，致使巷道掘出仅 3个月就完 全坍塌，服务期间围岩变形量高达 4 0 0 0 mm左右 。 每年翻修 2 ～3次以上，1 m巷道年翻修费用高达 2 万元左右。巷道屡遭严重损坏和频繁翻修，不仅严 重影响回采工作的正常进行，而且引起采空区煤炭 自燃发火，严重困扰着矿井的生产和安全。 1 9 9 3年铁法矿务局和中国矿业大学合作， 在研 究围岩大变形机制的基础上，从加固破碎岩体强度、 提高支护阻力和降低围岩采动应力 3个方面综合研 究入手，在普通封 闭 u型钢支护技术的基础上，通 过对 2 9 U钢热处理提高材料强度 4 0 ％，改善卡缆结 构和提高卡缆滑动阻力使接头强度与 U钢强度相匹 配 ，在支架之 间安设拉杆充分发挥支架的整体效 应 。采用壁后充填等新工艺技术后，在只增加支护 成本 1 0 ％的条件下使得支架的实际承载能力和支护 强度提高 5倍 以上，从而使巷道的围岩变形量下降 了 9 0 ％左右，实现了极软岩动压巷道支护一次到位 的 目标，扭转 了生产被动的局面l 4 J 。 全封 闭U型钢可缩支架壁后充填技术由于其高 阻可缩的特点曾被小康矿大范围采用 ，然而该支护 方法存在工法复杂、成巷速度慢 、支护成本高的问 题。而实践表明，单纯采用锚喷网支护技术 ，通过 增加锚杆密度和杆体刚度等措施仍不能解决小康矿 极软岩动压巷道支护问题 。近年来，小康矿采用 U 型钢支架与锚喷网支护结合的支护方案，但效果也 不理想 。 本文介绍 了小康矿软岩巷道的复杂地质条件及 其破坏特征，针对现场条件进行 了U型钢壁后充填 加和锚网喷有机结合的互补控制支护技术研究，旨 在将 U型钢支架与锚网喷支护效果优势互补。现场 工业试验结果表明，新型支护方案对巷道 围岩变形 控制效果较好 。 2 工程概况 2 ． 1 井田工程地质概况 小康煤矿井 田沉积类型为内陆山问湖泊、沼泽 相， 形成于中生代晚侏罗纪， 煤层结构多为复合层， 成岩度低，暴露于空气即发生软化及崩解 ，强度损 失快。井田内仅赋存一层煤，埋藏深度 2 3 7 7 1 5 m； 倾角 5 。 ～1 2 。 ，一般 7 。 左右 ；可采厚度 5 ～7 m，最 大可采厚度 8 ． 6 7 m。井田隐伏较大断层，其中煤层 厚度变化频繁 ，缺失带较发育，且含有大量泥岩， 遇水极易泥化且很难维护。小康矿井 田瓦斯、水文 地质条件较为简单。 2 ． 2 顶底板岩性 经现场勘查、室 内试验确定小康矿顶底板分别 为油页岩和粉砂岩，岩层综合柱状图如图 1 所示。 累计厚 层号 层厚／ m 柱状图 岩石名称 度／ m 1 2 5 0 0 2 5 ． O 0 ．1 l ll 油 页岩 煤 泥 岩 煤 泥岩 0 ／ 煤 ■ 一 2 l O O 2 6 ． O O ＼ 一 泥 岩 3 0 ． 7 5 2 6 ．7 5 4 0 ． 9 5 2 7 ．7 0 5 O _ 3 5 2 8 ．0 5 6 l 4 0 2 9 4 5 7 0 ．4 0 2 9 ．8 5 8 0 ． 6 0 3 0 ．4 5 I - _ 煤 9 O 20 3O．65 ／。 I 泥 岩 l0 2．7O 33 35 煤 ll O 50 33 ．8 5 ’ 、 ， 一 泥岩 ／ ／ ＼ 煤 1 2 0 3 5 3 4 ． 2 O l 3 2 0 ． O O 5 4 - 2 0 粉砂岩 图 1 岩层综合柱状图 Fi g． 1 Col umna r s e c t i o n o f r oc k s t r a t a 1 项板油页岩 顶板平均厚度 2 5 ． O 0 m，以泥质为主，遇水泥 化，风化后成为片状 ，干后粉碎崩解 ，不易维护， 岩块饱和单轴抗压强度为 3 ． 7 MP a 。 2 底板粉砂岩 底板平均厚度 2 0 ． O 0 m， 具有易风化 、 遇水泥化 膨胀等特征，层理十分发育，岩块饱和单轴抗压强 度为 4 ． 3 MP a 。布置在底板 中的巷道围岩变形剧烈， 底膨十分严重，占顶底板移近量的 7 5 ％以上。 2 ． 3 应 力场特征 经测量，小康矿井 田区域应力场特征为最大 主应力为 l 2 ． 0 5 MP a ，倾角 9 ． 6 。 ，方向 NE E 7 4 。 最 小主应力为 4 ． 6 8 MP a ，倾角一 3 ． 1 。 ，方 向N NW1 5 。 ； 中间主应 力为 7 ． 2 6 MP a ，倾 角 一 8 0 。 ；最大 和最 小主 应力作用方向近水平，中间主应力作用方向近垂直， 属水平应力场。因此，水平构造应力对软岩巷道稳 2 3 8 6 岩石力学与工程 学报 2 0 0 9 笠 较多，形态复杂。巷道围岩泥质成分含量大，含大 量膨胀性黏土矿物，易于风化潮解，而且水稳定性 差。煤层及顶底板中都含有大量的泥质岩体，具有 较强烈的流变特性。巷道围岩强度相对较低，单轴 抗压强度为 3 ～5 MP a ，围岩 自承能力较差，是其巷 道失稳的主要原因。 f 2 支护体系没有形成承载整体。首先，原有 巷道支护为开放式支护结构， 无法控制底臌。其次， 原有支护体系单兵作战，支架与支架问虽然有拉杆 连接，但拉杆的强度不能满足要求 ，使支护体系易 于被各个击破，无法发挥整体支护能力p J 。 3 没有充分发挥 围岩承载能力 。软岩巷道支 护的作用在于维护和提高松动围岩的残余强度，充 分发挥 围岩 的承载能力【 6 】 。小康矿现有支护系统 只有顶板和肩部的锚杆支护，很难最大限度发挥深 部围岩的自承载能力，所以其顶板离层现象特别严 重，底臌难以控制。 4 小康矿软岩回采巷道互补支护技术 针对软岩回采巷道变形破坏特征，通过互补控 制支护技术最大限度地发挥u型钢可缩支架和锚网 喷的支护特性，将两者支护优 点有机结合起来，使 支护系统达到共同承载以及提高围岩强度的 目的。 4 ． 1 互补控制支护方案 总结分析小康矿软岩回采巷道变形破坏特征以 及发生强烈变形破坏 的原因，从加固破碎岩体和提 高支护阻力两方面综合研究入手，使 u型钢可缩支 架和锚网喷支护分别在承载力和支护工艺上实现优 势互补，形成一个高效而稳定的围岩承载体系，达 到永久支护的目的。互补支护方式断面如图4所示。 J I 锚索 ， ＼ 图4 互补支护方式断面图 单位mm F i g ． 4 Cr o s s s e c t i o n o f t h e c o mp l e me n t a r y s u p p o r t i n g s y s t e ms u n i t mm f 1 锚杆支护 采用 2 mmx 2 4 0 0 mi l l 的高强度、高预应力左 旋螺纹钢锚杆，树 脂药卷加长锚 固，锚固长度 为 1 4 0 0mm，预紧力为 1 5 0 k N，抗拉强度为 7 8 0 MP a ， 底脚应力集中区设 4 5 。 加 固锚杆 。采用 W 型强力钢 带连接锚杆，托盘为高强度拱形托板，可调心垫圈， 性能与强力锚杆 匹配， 以提 高预应力 。锚杆 间距 8 0 0ml T l ，排距 8 0 0fi l m，底板锚杆间距为 1 ． 0m，锚 杆按五花眼布置。 2 1锚索支护 锚索采用高强度低松弛的 1 1 9钢绞线，直径 2 2 mm，长度 7 ． 3 m。树脂药卷加长锚固，锚固长度 2 ． 2 m。顶部锚索间距为 1 ． 5 m，排距为 2 ． 4m。设置 底脚 4 5 。 锚索，可以切断来 自两帮的压力对底板的 破坏，有效控制了底臌 。 f 3 U型钢支架 采用 3 6 U型钢可缩性拱形支架 ，每节搭接长度 为 6 0 0 1 T i m，每搭接处上 5套 u型螺杆式卡缆 ，每 节梁中部安装强力拉板一套，使支护体发挥整体支 护能力，棚距为 8 0 0 1T i m。 4 1壁后充填 充填材料为不含速凝剂的砂浆 ， 初喷厚度为 5 0 mm，复喷厚度为 1 0 0 mm。 4 ． 2 互补支护施工工艺 互补控制支护 的最佳支护效果，需要如下工艺 为保障，即施加于锚杆的螺母预紧力矩要达到 5 0 0 N． m 以上，从而增加锚杆对 围岩的预应力；U型钢 支架每节 中部安装强力拉板一套，使支护体系能够 发挥整体支护能力；施加于锚索上的预紧力矩要达 到 7 0 0 N． m 以上，增加支护体系对深部岩层的预应 力【 ， 们 。 5 互补支护方案的数值分析 5 ． 1 数值模型的建立 按照小康矿实际地质条件，选取 2 N8 运输顺槽 巷道其中 6 0 m为研究对象，建立模型大小为 6 0 mx 6 0 m 6 0 m，单元总数为 9 8 8 8 0 。其中煤与各岩层 厚度分别是，顶板 2 2 m，煤层 8 m，底板 3 0 m，数 值模型网格如图 5所示。模型上边界施加载荷 1 0 MP a以模拟上覆岩层白重，其他 3 个边界均为位移 约 束 。模拟软 岩 的力学 行为 过程 中采用 的材 料本构 关系为应变软化模型，该模型建立在 Mo h r - C o u l o mb 准则基础之上，与 Mo h r - C o u l o mb准则的区别是岩体 第 2 8卷第 1 2期 姜耀 东，等．极软岩回采巷道互补控制支护技术研究 2 3 8 7 5 ． 8 m 图 5 数值模型 网格立体 图 Fi g． 5 Di a gr a m ofg r i d g e ne r a t i o n ofn ume r i c a l m o de l 强度达到峰值之后黏聚力 、内摩擦角、抗拉强度、 剪胀角都有不同程度 的降低⋯～ 1 ， 岩层物理力学参 数见表 3 。 表 3 岩层物理力学参数 T a b l e 3 P h y s i c o m e c h a n i c a l p a r a me t e r s o f r o c k s s t r a t a 5 ．2 数值计算结果分析 1 围岩位移场分析 图 6给 出了数值计算所得的互补支护方式围岩 a 水平位移场 b 1垂直位移场 图6 互补支护方式围岩位移场等值线图 单位m F i g ． 6 Di s p l a c e me n t c o n t o u r ma p o f s u r r o u nd i n g r o c k u n d e r c o n t r o l o f n e w s u p p o r t s y s t e m un i t m 位移等值线图。计算结果显示，顶板下沉量最大为 3 6 mm，底臌量最大为 9 0 mm，顶底板移近量为 1 2 6 mm。从水平位移场计算结果可知，两帮收敛量只有 5 2 mm 。 2 围岩塑性圈分析 图 7给出了互补支护和原始支护方式围岩塑性 圈数值计算云图。 图 勇 囊 蘸 l 嚣 ； 甥 箍 {尧 薷 ；拉 伸 破 坏 先 前 步 口 剪 切 破 坏 先 前 步 拉 伸 破 坏 先 前 步 【 a 1互补支护方式 围岩塑性状态 切破坏 当前步 剪切破坏 先前步 切破坏 当前步 剪切破坏 先前步 拉伸破坏 先前步 切破坏f 先前步1 切破坏 先前步 拉伸破坏 先前步 f b 原始支护方式 图7 围岩塑性圈数值计算云图 Fi g． 7 Nu me r i c a l c a l c ul a t i on n e ph og r a m ofpl a s t i c r i ng o f s u r r o un d i n g r o c k 分析塑性圈范 围可知，原始支护方式塑性圈平 均扩展 3 m，主要破坏形式为剪切和拉伸，互补支 护塑性圈范 围只有 1 ． 2 IT I 。图 7 a 显示，互补支护巷 道顶板 围岩几乎没有破坏，同时，为了控制严重的 底臌现象 ，设计了底角强力锚索和底板锚杆，而且 施加了一定的预紧力，计算结果显示这种支护方式 能够有效控制底臌 。 6 现场工业试验及结果分析 6 ． 1 工业试验地点确定 由于小康矿 2 N8综放工作面软岩特性十分明 岩石力学与工程 学报 2 0 0 9 在 显，所 以选定 2 N8 运输顺槽 的 1 2 o 0 ～1 2 5 0 1 T I 为 新型支护试验段，并做不问断的现场监测 ，如图 8 所示 。现场监测的主要 内容是巷道表面位移的变化 规律。 巷 道位 置／ m 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 l 0 0 0 i 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 霎 - 4 3 0 -4 4 0 - 4 5 0 - 4 6 0 蛊二 绷 婴二- 4 9 - 5 2 0 5 3 O a 2 N8综放面平面图 I 设 l l l l 计 l ， f 止1 ＼ l _ 热矗 - - r 残 孵 f O 亲 型支护试验段 一 币 毒二年 i i 6 ． 2 巷道表面位移监测结果 监测的巷道表面位移测点 1 ，5位于原支护巷道 中，测点 2 ，3 ，4位于互补控制新型支护试验段内， 内容包括顶底板移近量以及两帮收敛量的监测，以 收敛或者移近量 、速度 以及加速度为指标来衡量支 护效果的稳定与否。 1 两帮收敛监测结果分析 图 9 ～1 1分别为两帮收敛量、收敛速度以及收 敛加速度的变化 曲线，可以看出，监测 曲线明显经 历掘进、无采掘影响和采动影响 3 个阶段。 观测时间／ d 图 9 两帮收敛 量变化 曲线 F i g ， 9 V a r i a ti o n c l ／ r v e s o f c o n v e r g e n c e q u a n t i t y c u r v e s o f r o a d wa y wa l l s l 糨 观测 时 间／ d 图 l 0 两帮收敛速度变化曲线 F i g ． 1 0 V a r i a t i o n c u r v e s o f c o n v e r g e n c e r a t e o f t h e r o a d wa y wa l l s ● 宕 目 滩 图 1 1 两帮收敛加速度变化曲线 F i g ． 1 1 Va r i a t i o n c u r v e s o f c o n v e r g e n c e a c c e l e r a t i o n o f t h e r oa d wa y wa l l s 掘进阶段 ，原支护方式巷道两帮平均收敛速度 为 1 ． 2 0 mm ／ d ，互补支护方式两帮平均收敛速度为 1 ． 1 8 mm ／ d 。回采阶段，原支护方式两帮平均收敛速 度为 9 ． 3 5 mm ／ d ，互补支护方式两帮平均收敛速度 为 4 ． 1 7 mm／ d ， 相对原支护方式减小 5 5 ． 4 ％。需要特 别指出的是，在工作面回采到监测时间的 1 5 5 d之 后 ，互补支护方式巷道两帮收敛量和收敛速度有明 显 的稳定趋势，这个阶段互补支护方式两帮收敛速 度相对原支护方式减小 8 0 ． 3 ％。 众所周之 ，加速度反映物体受力特点，针对软 岩巷道支护，加速度能体现支护阻力和围岩压力合 力的变化趋势。由图 1 1 可知，互补支护方式在巷道 回采阶段对 围岩变形的控制作用十分明显，互补支 护方式两帮收敛加速度变化较原支护方式稳定，而 且有逐渐为零的趋势，由此可知，U 型钢的高阻可 缩性起到了较大作用，同时，这种支护特性与锚喷 网互补使支护体系承载力能够有效抵御来自围岩的 强烈变形 ，调动了围岩 的承载能力。 2 项底板移近速度结果分析 图 1 2 ～1 4分别为顶底板移近量、移近速度以及 咖 珈㈣湖 彻 ㈣0 gⅢ， 毯 辩窿 第 2 8 卷第 1 2期 姜耀东，等．极软岩回采巷道互补控制支护技术研究 2 3 8 9 宕 乓 潍 世 一测点 1 一测点 2 一测点 3 一一 测点 4 采动影 一 。一 测点 5 晌阶段 m 无 采 掘 影 掘 进 阶 段i 磊 美 0 2 O 4 O 6 0 8 O l 0 O 1 2 O l 4 O l 6 O 1 8 0 观测时问／ d 图 1 2 顶底板移近量变化 曲线 F i g ． 1 2 V a r i a t i o n c ll r v e s o f c o n v e r g e n c e q u a n t i t y c u r v e o f t h e r o o f a n d fl o o r ● g 昌 世 观测 时 间， d 图 l 3 顶底板移近速度变化 曲线 F i g ． 1 3 Va r i a t i o n c u r v e s o f c o n v e r g e n c e r a t e o f t h e r o o f a n d flo o r 一 一 一 一 槛一 一 观测 时 间／ d 图 1 4 顶底板移近加速度变化曲线 Fi g ． 1 4 Va r i a t i o n c u r v e s o fc o nve r g e nc e a c c e l e r a t i o n oft he r o o f a n d flo o r 移近加速度变化 曲线，其变化过程 同样经历掘进、 无采掘影响和采动影响 3个阶段。 掘进阶段，原支护方式项底板平均移近速度 为 6 ． 2 3 mm／ d ，互补支护方式顶底板平均移近速度为 4 ． 6 1 mm／ d ，相对于原支护方式减小 2 6 ． 0 ％，巷道基 本上处于稳定状态。回采阶段，顶底板移近速度逐 渐增大，巷道断面急剧缩小，支架变形折损也很严 重。原支护方式顶底板平均移近速度为 1 9 ． 6 7 mm ／ d ， 互补支护方式顶底板平均移近速度为 8 ． 4 3 mm／ d ， 相对原支护方式减 小 5 7 ． 1 ％。与两帮收敛速度有 同 样的特点，在工作面回采到 1 5 5 d之后，互补支护 方式巷道两帮收敛量和 收敛 速度有 明显 的稳定趋 势，这个阶段互补控制支护巷道两帮收敛速度相对 原支护方式减小 5 1 ． 4 ％。 由图 l 4中可知，互补支护方式巷道在掘进阶 段和回采阶段项底板移近加速度明显小于原支护方 式，而且回采阶段加速度有为 0的趋势，由此可知， 互补支护方式全断面支护体系能够提供有效 的支护 阻力来控制围岩变形，尤其底脚锚索和锚杆起到了 预期效果 。 6 ． 3 超前工作面 1 5 m处两帮收敛监测结果 图 1 5给出了超前工作面 1 5 1 T I 处两帮收敛量变 化 曲线 ，监测历经 1 5 d 。 观测 时 间／ d 图 1 5 超前工作面 1 5 1 1 1 处两帮收敛量变化 曲线 Fi g ． 1 5 Co n v e r g e n c e q u an t i t y c u r v e s o f t h e r o a d wa y wa l l s 1 5m f o r wa r dt h ewo r k i n gf a c e 由图 1 5可知 ，互补支护条件下，超前工作面 1 5 m 处两帮平均收敛量 比原支护条件下小 8 7 mm， 减小比例为 4 9 ． 5 ％。监测期间，原支护两帮收敛速 度为 1 4 mr r d d ，互补支护方式仅为 6 ． 3 mm／ d ,相对 减小 5 5 ％。由此可知，在工作面超前支护段 内，互 补支护方式对围岩的变形控制更加有效。 7 结论 从支护体系的互补控制作用入手，分析 了互补 控制支护方式的特点，并结合小康矿软岩巷道现场 监测得 出如下结论 1 通过大量现场实测 ，分析了小康煤矿 回采 O O O O O O O O O 0 O ∞鲫∞ 们如∞ 鲫∞∞ ． 瑚 ㈣ 如 0 l ＼ _喜 辩 0 5 O 5 O 5 O 5 O 5 O 5 2 3 9 0 岩石力学与工程学报 2 0 0 9 年 巷道 围岩失稳的机制，指出原有支护系统变形不协 调、支护阻力低和没有发挥围岩的承载能力是导致 巷道破坏和支护失效的原因。 f 2 从加 固破碎岩体和提高支护阻力两方面综 合研究入手，本文提出了高强度、高预紧力锚网索 配合 U型钢可缩支架的互补控制新型支护技术 ，锚 网喷和 U型钢可缩支架在支护承载力、施工时间和 工艺上的优势互补，从而实现软岩巷道的有效支护。 f 3 结合铁法矿业集团小康矿现场条件 ，选定 2 N8运输顺槽为互补控制支护方式试验段。两帮和 顶底板收敛量、收敛速度 以及收敛加速度监测结果 显示，互补控制支护方式能够达到提高围岩强度和 维持围岩稳定的 目的。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 】 姜耀东， 赵毅鑫， 刘文岗，等． 深部开采中巷道底臌问题的研究f J ] ． 岩石力学与工程学报， 2 0 0 4 ， 2 3 7 2 3 9 6 2 4 0 1 ． J I A NG Y a o d o n g ， Z HAO Yi x i n， LI U W e n g a n g， e t a 1 ．Re s e a r c h o n fl o o r h e a v e o f r o a d w a y i n d e e p mi n i n g [ J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f R o c k Me c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g ，2 0 0 4 ，2 3 7 2 3 9 6 2 4 0 1 i n C h i n e s e 【 2 】 赵士华，赵瑞峰，姜耀东． 极软岩动压巷道支护技术【 J 】 ．矿IJ J 压力 与顶板管理，1 9 9 9 ， 2 1 9 2 1 ． Z H AO S h i h u a ，Z H AO R u i f e n g ， BANG Ya o d o n g ．S u p p o r t t e c h n o l o g y o f r o a d wa y a f f e c t e d b y mi n i n g l o c a t e d i n e x t r a s o R r o c k [ J ] ． G r o u n d P r e s s u r e a n d S t r a t a C o n t r o l ， 1 9 9 9 ， 2 1 92 1 ． i n C h i n e s e [ 3 ] 姜耀东，刘文岗，赵毅鑫 ，等．开滦矿区深部开采 中巷道围岩稳定 性研究[ J ] ．岩石力学与工程学报 ，2 0 0 5 ，2 4 1 1 l 8 5 71 8 6 2 ． f J I ANG Ya o d o n g，LI U W e n g a n g，ZHAO Yi x i n， e t a 1 ．S t u d y o f s u r r o un d i n g r o c k s t a b i l i t y o f d e e p mi n i n g i n Ka i l u a n mi n i n g g r o u p [ J ] ． C h i n e s e J o u rna l o f R o c k Me c h a n i c s and E n g i n e e ri n g ，2 0 0 5 ，2 4 1 l 1 1 8 5 7 1 8 6 2 ． i n C h i n e s e 【 4 】 姜耀东， 陆士良． 巷道底臌机制的研究f J 1 ． 煤炭学报 ， 1 9 9 4 ，1 9 4 3 4 43 5 0 ． D AN G Ya o d o n g ， L U S h i l i a n g ． I n v e s t i g a t i o n o f m e c h a n i s m o f fl o o r h e a v e o f r o a d wa y [ J ]J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e ty，1 9 9 4 ， 1 9 4 3 4 4 3 5 0 ． i n C h i n e s e [ 5 】 陆士 良，姜耀东．支护阻力对软岩巷道围岩的控制作用[ J J l 岩土力 学，1 9 9 8 ，l 9 1 1 6 ． L U S h i l ia n g ，J I AN G Ya o d o n g ． T h e c o n tr o l o f s u p p o r t r e s i s t a n c e o v e r s t r a t a a r o u n d r o a d w a y i n s o f t r o c k [ J ] ． R o c k a n d S o i l