富水软岩巷道冒顶机理及支护对策研究

胡银如

(大同煤矿集团公司 北辛窑煤矿，山西 忻州 036702)

在富水顶板巷道的开挖掘进过程中，巷道会发生淋水现象，当淋水量较大时可能引发大面积的冒顶，对煤矿的安全高效生产和快速掘进产生了巨大挑战。

为此，国内外学者对此进行了大量的研究，主要从两个方面着手：一方面为裂隙的产生、扩展，由于卸荷扰动作用，巷道未开挖之前处于三向应力状态，当开挖卸荷后处于二向受力，在偏应力的作用下产生裂隙，形成了导水通道，沟通了含水层[1-2]。张风达[3]采用砂岩试样，考虑了水压作用下的卸荷破坏，使用断裂力学对单裂纹的扩展进行了研究；周小平[4]从细观损伤和断裂力学的机制方面对加载和卸载的变形进行了研究，卸荷时存在的张开裂纹导致了无摩擦滑动和变形模量的减少；李学华[5]根据泥岩顶板在开挖过程中淋水和不淋水的情况，建立了巷道围岩破裂区分类，并根据围岩变形破裂特征，提出了“分顶控制”和“分区控制”的支护体系。另一方面为水对岩石的长期软化作用，导致围岩强度的降低，从而产生了结构性的失稳，最终引发大面积的冒顶[6-8]；Molinda[9]对800多种岩样进行了干湿循环的试验和统计，通过观察巷道顶板的变化，提出了湿润度系数，统计结果认为湿润度系数超过了40%会对顶板造成弱化破坏；郭富利[10]根据现场处于软岩、含水量丰富和高地应力的环境发现当围压强度较低时，抗压强度与时间呈现负指数关系。

针对北辛窑煤业富水软岩巷道发生的冒顶事故，采用了理论分析和现场实测的手段研究其机理，并采取了针对性的技术手段对其进行了支护，现场效果得到了明显的改善。……