超大断面硐室围岩变形破坏机理及控制

肖同强,李化敏,杨建立,蒋绍永

(1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;2.山西潞安环能股份公司王庄煤矿,山西长治 046031)

超大断面硐室围岩变形破坏机理及控制

肖同强1,李化敏1,杨建立2,蒋绍永1

(1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;2.山西潞安环能股份公司王庄煤矿,山西长治 046031)

针对断面面积近100 m2的大采高支架换装硐室,采用现场观测、数值模拟等方法分析其变形破坏机理:硐室断面增大致使围岩破碎区、塑性区增大,超大断面硐室塑性区半径达到普通断面硐室的2.2倍;断面增大引起掘进扰动应力增高,而锚杆加固厚度小、初期支护阻力小致使软弱围岩严重变形破坏。针对支架换装硐室0～2.5 m的破碎区、2.5～8.0 m的塑性区,提出了分区耦合支护围岩稳定控制原理:硐室围岩由浅至深破坏程度逐渐减小,达到稳定所需支护强度逐渐减小,采用高强高预紧力“锚杆、注浆锚索、锚索”支护及“分区注浆加固”技术,可形成针对破碎区、塑性区和弹性区的3个相互联系的承载圈,从而满足各个分区支护强度需要,实现支护结构和围岩共同承载,保证围岩稳定。

超大断面;软弱围岩;变形破坏机理;分区耦合支护

厚煤层是我国实现高产高效开采的主力煤层[1－3]。大采高综采技术生产效率高、资源采出率高,是5～7 m厚煤层开采的发展方向[4－6]。随着大采高综采技术的发展及煤矿大型装备的应用,井下硐室断面越来越大,一些硐室的宽度、高度达到8～10 m,断面积达到70～100 m2[7－9]。硐室断面的显著增大致使硐室围岩变形破坏严重,极易发生冒顶事故。……