摘要：煤层顶板为弱胶结岩体时稳定性差,常在煤炭回采过程中或巷道掘进时发生大变形或失稳等现象,维护难度较大。针对煤巷弱胶结粉砂岩顶板力学特征与变形控制等问题,以广西林场煤矿煤巷弱胶结粉砂岩顶板支护工程为工程背景,采用现场调研、实验室试验、理论分析等方法进行研究。通过现场调研,发现研究巷道有顶板岩层自承能力差、受水环境影响、支护结构失效率高、底板受水影响底鼓量大、受采动影响等特征;顶板岩石点荷载试验表明,其单轴抗压强度仅为1.9~2.3MPa,采用电镜扫描发现,弱胶结粉砂岩以粗粒矿物为骨架;在普氏理论的基础上,推导了巷道顶板和两帮承压极限表达式,提出了提高巷道围岩整体强度和承载能力、确定合理的锚杆支护参数、顶板设计锚索加强支护等弱胶结巷道围岩控制要点。依据试验分析与理论研究成果,提出了以注浆加固为基础,锚杆和锚索联合支护的控制方案,并在林场煤矿进行了工业性试验。现场监测数据表明,设计的支护方案可以有效地控制煤巷弱胶结粉砂岩顶板变形。

摘要：随着开采条件的复杂化,巷道围岩裂隙发育程度较高,极大的影响了围岩空间的稳定性,造成大量巷道难于维护。为进一步深入研究裂隙岩体巷道工程特征并提出相应的控制对策,基于现场调研与理论研究分析了裂隙发育岩体巷道及典型支护结构体的变形破坏特征,采用三测线不连续面量测方法对煤矿现场的裂隙发育情况作了调查统计,利用离散裂隙网络(DFN)在FLAC^(3D)软件中对矿山现场调查得到的裂隙进行了重构还原,与现场监测数据对比分析后认为,裂隙重构模型能作为支护设计时不同支护方式和支护参数效果对比的定性参考;分析了我国南方地区部分矿区常规支护方式下典型裂隙巷道围岩变形破裂特征;提出了提高支护系统的初期支护刚度与强度、充分利用深层稳固岩体的承载功能、扩大支护系统的承载面积、准确把握支护系统,尤其是被动支护与主动支护的临界支护刚度、有效提高裂隙岩体的完整性及承载强度等5个裂隙岩体控制要点;运用叠加压缩拱承载理论,提出了以“长、短”锚杆(锚索)承载体系和可控注浆加固“内、外”结构承载为基础的联合控制技术,基于数值计算验证认为,该方案能消除或减小巷道围岩拉应力区,有效阻止裂隙围岩体的拉剪破坏形成松动变形。现场监测数据表明:在4个月的观测期间内,巷道两帮移近量0.1 m,顶底板移近量0.12 m,最终变形速率低于0.2 mm/d,说明以“长、短”锚杆(锚索)并结合注浆加固的支护方案能有效控制裂隙岩体巷道的大变形。