[摘要]針對(duì)與斷層平行的回采巷道圍巖破碎且受構(gòu)造應(yīng)力作用，呈現(xiàn)非對(duì)稱變形破壞，巷道維護(hù)較困難的特點(diǎn)，斷層附近巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)、變形破壞程度具有非對(duì)稱性，對(duì)近斷層煤幫加強(qiáng)支護(hù)有利于圍巖穩(wěn)定。
斷層附近巷道圍巖較為破碎，但無(wú)明顯弱結(jié)構(gòu)面，可看作連續(xù)介質(zhì)；對(duì)斷層附近煤巷錨桿支護(hù)破碎圍巖穩(wěn)定機(jī)理進(jìn)行了研究。如下4點(diǎn)：
1）斷層附近破碎圍巖煤巷錨桿支護(hù)延遲了開挖后應(yīng)力重新平衡時(shí)間，降低了破碎圍巖短時(shí)間內(nèi)失穩(wěn)的可能性。2）錨桿支護(hù)改善了兩幫及頂?shù)装鍦\部圍巖應(yīng)力狀態(tài)，提高了圍巖殘余強(qiáng)度，促進(jìn)了圍巖穩(wěn)定.頂板承載能力的提高以及錨桿出的抗剪切作用減小了頂板冒落失穩(wěn)的可能性。3）斷層附近巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)、變形破壞程度具有非對(duì)稱性，靠近斷層附近側(cè)圍巖應(yīng)力狀態(tài)惡化、破壞較嚴(yán)重，圍巖變形量大，加強(qiáng)支護(hù)靠近斷層煤幫有利于圍巖穩(wěn)定。4）工程實(shí)踐表明，斷層附近破碎圍巖煤巷采用高強(qiáng)、高預(yù)緊力、加長(zhǎng)錨固的錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)效果顯著，但近斷層煤幫移近量大于遠(yuǎn)斷層煤幫，呈不對(duì)稱變形破壞特征。
1斷層破碎圍巖錨桿支護(hù)圍巖穩(wěn)定機(jī)理
在巷道開挖前，巖體在三向受壓的地應(yīng)力環(huán)境下處于平衡狀態(tài).巷道開挖以后，原始應(yīng)力狀態(tài)被打破，應(yīng)力重新分布，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)圍巖極限強(qiáng)度后，圍巖即發(fā)生變形破壞，應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移.因此?？梢哉f(shuō)圍巖應(yīng)力狀態(tài)的變化是導(dǎo)致圍巖變形破壞發(fā)展的主要原因，.支護(hù)后，圍巖應(yīng)力狀態(tài)的這種變化過(guò)程受到了支護(hù)作用的影響，支護(hù)體系可給圍巖提供圍壓并阻止圍巖變形的發(fā)展。錨桿支護(hù)的直接作用范圍（錨固區(qū)）往往較小，目前一般為1.8～2.2m2個(gè)別達(dá)到2.5m，開挖前后此范圍內(nèi)圍巖應(yīng)力變化較為顯著，鑒于此，本文對(duì)1，2m深處圍巖應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析。通過(guò)分析得出了斷層附近煤巷錨桿支護(hù)破碎圍巖穩(wěn)定機(jī)理，具體體現(xiàn)在以下4方面。
1.1減小圍巖應(yīng)力降低速度
斷層附近破碎圍巖煤巷無(wú)支護(hù)條件下和實(shí)施錨桿支護(hù)（底板未支護(hù)）條件下，-1，2m深處圍巖垂直應(yīng)力1近斷層煤幫；2遠(yuǎn)斷層煤幫；3頂板；4底板）、如（水平應(yīng)力隨時(shí)間步的變化趨勢(shì)。
巷道實(shí)施錨桿支護(hù)后（底板未支護(hù)），除底板外，頂板、靠近斷層煤幫、遠(yuǎn)離斷層煤幫圍巖垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力大約需要3000時(shí)步才能趨于平衡，而無(wú)支護(hù)條件下僅需約300時(shí)步即
趨于穩(wěn)定，兩者相比錨桿支護(hù)條件下圍巖應(yīng)力降低速度較為緩慢，說(shuō)明錨桿支護(hù)減小了破碎圍巖短時(shí)內(nèi)失穩(wěn)的可能性，阻止了圍巖早期有害變形的發(fā)展。由于底板未采取錨桿支護(hù)措施，底板應(yīng)力降低速度變化不大。.底板巖性較弱時(shí)，，則應(yīng)采取措施對(duì)底板進(jìn)行支護(hù)。
1.2改善兩幫圍巖應(yīng)力狀態(tài)
由數(shù)值模擬結(jié)果可得出，近斷層煤幫和遠(yuǎn)斷層煤幫1m深處水平應(yīng)力均為0，2m深處分別為3.5，1.5MPa，實(shí)施錨桿支護(hù)后，圍壓有較大增長(zhǎng)。1m深處增長(zhǎng)至2，2.5MPa，2m深處增長(zhǎng)至4.5，2MPa。無(wú)支護(hù)和錨桿支護(hù)條件下，近斷層煤幫和遠(yuǎn)斷層煤幫1，2m深處圍巖應(yīng)力狀態(tài)。
開挖后兩幫淺部圍巖垂直應(yīng)力較大，水平應(yīng)力較小，處于低圍壓（水平應(yīng)力）狀態(tài)；實(shí)施錨桿支護(hù)后，兩幫圍壓（水平應(yīng)力）均有所增大。研究表明，在低圍壓時(shí)，，殘余強(qiáng)度對(duì)圍壓非常敏感。尤其是當(dāng)圍壓在0～1MPa范圍內(nèi)增加時(shí)，可較大幅度地提高圍巖的殘余強(qiáng)度，軟弱泥巖試驗(yàn)結(jié)果。破碎圍巖條件下，實(shí)施錨桿支護(hù)后，兩幫圍巖水平應(yīng)力（圍壓）的提高改善了兩幫圍巖應(yīng)力狀態(tài)，大大提高破碎圍巖殘余強(qiáng)度，促進(jìn)了兩幫穩(wěn)定。
兩幫圍巖應(yīng)力狀態(tài)具有非對(duì)稱性，1m深處圍巖遠(yuǎn)斷層煤幫應(yīng)力值高于近斷層煤幫，說(shuō)明近斷層煤幫破壞較嚴(yán)重；而2m深處圍巖近斷層煤幫應(yīng)力值高于遠(yuǎn)斷層煤幫，說(shuō)明斷層阻礙了應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致近斷層煤幫應(yīng)力升高。淺部圍巖的變形破壞和斷層對(duì)應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移的阻礙作用最終導(dǎo)致了近斷層煤幫的支護(hù)困難。
1.3改善頂板圍巖應(yīng)力狀態(tài)
頂板淺部圍巖水平應(yīng)力較大，垂直應(yīng)力較小，實(shí)施錨桿支護(hù)后，水平和垂直應(yīng)力均有所提高。低圍壓（垂直應(yīng)力）狀態(tài)下，圍壓的增大可以提高頂板殘余強(qiáng)度，從而促使圍巖自身承載能力大大提高。另外，錨桿還能提高頂板的抗剪切能力.斷層附近一般水平應(yīng)力較高，頂板易產(chǎn)生剪切滑移面，如不采取有效的支護(hù)措施將會(huì)導(dǎo)致破裂巖體沿破裂面滑移并導(dǎo)致頂板冒落，錨桿支護(hù)后則能阻止破裂面的發(fā)展并阻止破裂巖體滑移，從而可保證頂板穩(wěn)定，頂板錨桿抗剪切作用。
1.4改善幫角圍巖應(yīng)力狀態(tài)
無(wú)支護(hù)與錨桿支護(hù)條件下，淺部圍巖應(yīng)力等值線形態(tài)基本相同，應(yīng)力等值線形態(tài)均為橢圓形，其垂直應(yīng)力長(zhǎng)軸沿豎直方向，水平應(yīng)力長(zhǎng)軸沿水平方向；但同一深處圍巖的應(yīng)力值均有所提高，改善了淺部圍巖應(yīng)力狀態(tài)，提高了圍巖的承載能力。
由垂直應(yīng)力分布知，巷道兩頂角和遠(yuǎn)斷層底角出現(xiàn)了一定范圍的應(yīng)力降低區(qū)，而支護(hù)后，此應(yīng)力降低區(qū)消失了，且在遠(yuǎn)斷層煤幫深處出現(xiàn)了應(yīng)力增高區(qū)；由水平應(yīng)力分布知，實(shí)施錨桿支護(hù)后，幫角處的水平應(yīng)力也有較大提高，其原因主要是由于幫角錨桿的支護(hù)作用使得圍巖的破壞程度減輕，促進(jìn)了幫角穩(wěn)定；幫角淺部圍巖的穩(wěn)定阻止了破壞向深部發(fā)展。
2工程實(shí)踐
由數(shù)值計(jì)算分析知，在對(duì)稱支護(hù)條件下，近斷層煤幫和遠(yuǎn)斷層煤幫呈現(xiàn)出不同的圍巖應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力狀態(tài)的變化也反應(yīng)了圍巖的變形破壞狀況，導(dǎo)致了兩幫呈非對(duì)稱變形破壞特征，在工程實(shí)踐中得到了驗(yàn)證。
某礦回采巷道位于斷層附近，工程地質(zhì)條件如前所述，考慮構(gòu)造應(yīng)力以及圍巖較為破碎的因素，頂板和兩幫采用了較大的錨桿長(zhǎng)度和較小的間排距；同時(shí)為了及時(shí)提供圍壓，采用了高預(yù)緊力支護(hù)，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)支護(hù).支護(hù)方式為高強(qiáng)、高預(yù)緊力、加長(zhǎng)錨固的錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。
錨桿為Φ20mm的高強(qiáng)度左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，頂錨桿長(zhǎng)2400mm，，幫錨桿長(zhǎng)2200mm，間排距均為700mm；兩幫及頂板均鋪設(shè)金屬網(wǎng)和Φ14mm圓鋼焊制的鋼筋梯子梁.頂錨錨固長(zhǎng)度為1.4m；幫錨錨固長(zhǎng)度為1.1m，頂板采用錨索加強(qiáng)支護(hù)，直徑17.8mm，長(zhǎng)7000mm，每排2根，間排距為1400×2100mm，錨索錨固長(zhǎng)2.1m，每根錨索采用一塊400mm長(zhǎng)的18號(hào)槽鋼，一塊規(guī)格為100mm×100mm×10mm的鋼板，一套鎖具。
在對(duì)稱支護(hù)條件下，該回采巷道呈非對(duì)稱變形破壞特征。近斷層煤幫、遠(yuǎn)斷層煤幫、頂板下沉量、底鼓量分別為213，153，130，113mm；近斷層煤幫移近量明顯大于遠(yuǎn)斷層煤幫，且煤體破碎，出現(xiàn)了網(wǎng)兜、托盤壓裂、螺母拉進(jìn)等變形破壞現(xiàn)象，遠(yuǎn)斷層煤幫煤體整體性較好，錨桿受力狀況較好。
3結(jié)束語(yǔ)
由此可見：對(duì)于破碎圍巖巷道支護(hù)問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，提出了一些相關(guān)理論，但對(duì)于斷層附近破碎圍巖回采巷道這種圍巖條件既差，又受構(gòu)造應(yīng)力影響的巷道支護(hù)問(wèn)題研究較少?；夭上锏理?、底板為泥巖或砂質(zhì)泥巖，巖性較弱，且受斷層影響工作面回采巷道圍巖裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性較差，巷道支護(hù)困難。
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