直墙半圆拱型组合支护优化与应用实践

史丽刚

（汾西矿业灵北煤矿，山西 灵石 031302）

引言

煤炭行业的巷道年长度达到6 000 km，其中10%以上是软岩巷道。我国约有30 个井场存在软岩巷道支护问题，给数百个煤矿的生产建设带来了技术难题[1]。这种类型的巷道在开采时，巷道围岩的应力急剧增加，往往超过岩石的单轴抗压强度，导致巷道在使用期内发生严重的岩石变形[2]，变形范围从几百毫米到2 000 mm，围岩变形速率可超过100 mm/d[3]，特别是在动压、软岩巷道和深竖井条件下，变形问题更加严重。大变形问题不仅增加了支护成本，而且造成连续开挖困难，严重影响煤矿的正常生产。因此，煤矿巷道支护是地下工程中最复杂的技术问题之一，也是地下资源挖掘的根本问题之一。

目前，支护体系有混凝土衬砌、钢网、喷射混凝土和U型钢或钢支撑，锚杆和锚索，围岩灌浆，组合式支架支护等，其中U型钢可压缩支架特别适用于周边压力较弱的巷道，因此被广泛用于巷道的初步支护挖掘，为补充直墙半圆拱型（U型）钢支护技术、发展一种适应直墙半圆拱型（U型）钢抗压特性的阻尼层与直墙半圆拱型（U型）钢组合支护技术具有重要意义。

1 场地的地质及工程特征

山西某煤矿，20 世纪90 年代开始商业化生产，年产量400 万t。新北翼轨道巷道为主要运输路线，埋深超过700 m，顶板岩层为泥岩。原设计为篮柄拱，净宽5 m，净高4.3 m，采用锚网喷射混凝土作为支护。受多次横切开采影响，巷道变形严重（见图1），屋面表面开裂、沉降，出现褶网，两边的地表都被破坏、塌陷、移位，地面隆起，两侧最大内位移达到0.8 m，雷区正常运输受到明显阻碍。……