2012年8月上第41卷第370期施工技术CONSTRUCTION TECHNOLOGY79［收稿日期］2012-02-20［基金项目］国家自然科学基金面上项目（51074162）；“十一五”国家科技支撑计划项目（2008BAB36B07）［作者简介］宋锦虎，博士研究生，E-mail ：230109405@seu．edu．cn 深部高应力动压巷道支护方法研究宋锦虎1，魏思祥2，靖洪文3，王冲4，李哲豪4（1．东南大学岩土工程研究所，江苏南京210096；2．平顶山天安煤业股份有限公司十二矿，河南平顶山467044；3．中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州221008；4．河南城建学院土木与材料工程系，河南平顶山467044）［摘要］深部高应力巷道的支护方法是目前的工程难点问题。
中平能化集团十二矿31010己15煤层皮带巷和回风巷埋深超过1000m ，同时将承受上部保护层开采的动压作用，巷道稳定性不易控制。
首先通过地应力测试和围岩松动圈测试，得知巷道为高地应力环境下大松动圈巷道；之后通过三维数值计算分析，获得了上部保护层开采过程中下部巷道的矿压显现规律，得知巷道将受到高应力动压作用。
针对此巷道高应力动压特点采用卸压让压以及高强锚索的联合支护方法，即在围岩卸压让压的基础上采用高强锚索进行加强支护，同时采用单体柱进行局部临时加强支护。
现场工业试验结果说明卸压让压以及高强锚索组成的联合支护系统可用于深部高应力动压巷道的稳定性控制。
［关键词］巷道；支护；动压；卸压让压；锚索［中图分类号］TU929［文献标识码］A［文章编号］1002-8498（2012）15-0079-05Analysis of the Support Method for Deep Road with High StressLevel Dynamic PressureSong Jinhu 1，Wei Sixiang 2，Jing Hongwen 3，Wang Chong 4，Li Zhehao 4（1．Institute of Geotechnical Engineering ，Southeast University ，Nanjing ，Jiangsu210096，China ；2．No．12Mine ，Pingdingshan Coal Co．，Ltd．，Pingdingshan ，He ’nan467044，China ；3．State Key Lab of Deep Rock and Soil Mechanics and Underground Engineering ，China Universityof Mining and Technology ，Xuzhou ，Jiangsu221008，China ；4．Department of Civil and Material Engineering ，He ’nan University of Urban Construction ，Pingdingshan ，He ’nan467044，China ）Abstract ：The pulley roadway and return airway of the Twelvth Mining of Pingdingshan Colliery Group Co．，Ltd．in the 31010area are buried at more than 1000meters deep．And they are subjected to the dynamic pressure of the protection seam mining．By testing ，they were found to be the deep roadway in soft rock with high stress level dynamic pressure ，for which the supporting scheme should be specially designed．The level of dynamic pressure was obtained by three-dimensional numerical calculation．And with respect to the characteristics of the dynamic pressure ，a combined support technology with pressure release and high strength rock bolts were used．Single columns were used locally to provide temporary support at extremely vulnerable locations．The field monitoring data shows that the pressure release method combined with the use of high strength rock bolts can successfully maintain the stability of the roadway in soft rock with high stress level dynamic pressure．Key words ：roadway ；supports ；dynamic pressure ；pressure release ；anchoring cables 随着我国浅部煤炭资源的枯竭，地下开采的深度越来越大。
随着开采深度的增加，带来了一系列技术难题，其中深部高应力软岩巷道的支护问题尤为突出，其以大变形、高地压、难支护的特点一直受到岩石力学及地下工程界的普遍关注［1-2］。
国内外普遍采用加大支护密度、锚架联合支护、围岩注浆加固等方式来增加支护强度，力求减少巷道使用过程中的破坏变形量。
但实施锚注支护的前提是全断面喷浆封闭，而对采区巷道不能实施喷浆封闭的情况下无法采用锚注支护技术。
80施工技术第41卷中平能化集团十二矿31010己15煤层皮带巷和回风巷埋深超过1000m ，在处于深部高地应力的同时，将承受上部保护层开采的动压作用，巷道稳定性控制将比较困难，需采取针对性的有效措施。
本文以此作为深部高应力动压巷道分析对象，首先进行了地应力和围岩松动圈范围的测试，之后建立三维数值计算模型，分析了上部保护层开采过程中下部巷道的矿压显现规律。
最后综合上述测试数据和计算结果，并结合巷道实际变形破坏情况，采用卸压让压［3-4］以及高强锚索联合支护技术控制巷道变形，并在现场进行实施，经工程实践证明支护方案可有效控制深部高应力动压巷道的稳定性。
1工程概况表1主应力的大小及方向Table 1The result of principal stress测点第一主应力σ1第二主应力σ2第三主应力σ3大小/MPa倾角/（ʎ）方位角/（ʎ）大小/MPa 倾角/（ʎ）方位角/（ʎ）大小/MPa 倾角/（ʎ）方位角/（ʎ）1号41.34－2.63255.0419.2875.25－25.0017.3214.49165.72注：x 轴为正东向，y 轴为正北向，z 轴垂直向上中平能化集团十二矿三水平设计首采面己15-31010工作面地表为高山，最高标高为430m ，工作面标高为－705 －775m ，垂深在1015 1130m ，远超过深井的临界开采深度。
随着矿井开采深度的增加，深井煤岩瓦斯动力灾害问题将更加严重，特别是进入三水平后，出现了高地应力、高瓦斯、低渗透性和低强度煤体的现象，因此，采用开采解放层己14煤层预抽瓦斯是解决主采煤层己15、己16 17煤与瓦斯突出的关键技术之一，是十二矿进入深部开采后的区域性措施［5］。
己15煤层皮带巷和回风巷在上部保护层己14煤层开采过程中，将承受开采动压的剧烈影响，巷道布置如图1所示，岩层柱状图如图2所示。
在动压作用下，这2条巷道的稳定性控制需采取针对性的有效措施。
2试验巷道力学参数测试2.1地应力测试为深入研究巷道所处地应力环境，特采用空芯包体测量方法进行地应力测试，以对支护方案设计提供依据。
测试采用全过程套孔应力解除法，应力分量测试结果如表1所示。
表中测试数据表明，己14-31010机巷测点的最大主应力倾角都近水平，中间主应力倾角接近于垂直，而最小主应力倾角也近于水平，既最大、最小主应力近水平，中间主应力近垂直。
3个测点的最大主应力与r h 的比值为2.15，由此确定十二矿的应力场类型为深部水平构造应图1巷道布置示意Fig.1Schematic diagram of roadwaylayout图2岩层柱状Fig.2Schematic diagram of strata histogram力场。
此深部构造应力场将对巷道的稳定性产生不利影响。
2.2围岩松动圈测试近年来，不需要钻孔的地质雷达测试［6］作为非破损物探新技术，以其精度、效率和分辨率高、快速经济、灵活方便、剖面直观等优点，在煤矿巷道中应用越来越广泛。
因此本文采用地质雷达测试方法对31010皮带巷和回风巷进行围岩松动圈测试。
测点布置如图3所示。
2.2.1回风巷测试结果己15-31010工作面回风巷巷道布置测站时，共设8个测站（1-1 1-8测站），表2为己15-31010回风巷松动圈大小观测结果。
2.2.2皮带巷测试结果2012No．370宋锦虎等：深部高应力动压巷道支护方法研究81图3巷道围岩松动圈测点布置示意Fig.3The monitoring points of surroundingrock loose circle己15-31010工作面皮带巷中共布置6个测站（2-1 2-6测站），测试方法与回风巷相同。
己15-31010皮带巷松动圈大小观测结果如表3所示。
表2回风巷围岩松动圈测试结果Table2The test result of surrounding rock loosecircle in the return airway m测站序号两帮顶板底板最大最小最大最小最大最小1-1 3.0 2.6 2.4 2.0 1.6 1.0 1-2 2.8 2.5 2.6 2.4 1.5 1.4 1-3 3.3 2.6 2.6 2.2 1.20.8 1-4（5）5（ɕ） 1.6 2.2 1.80.80.5 1-6 3.4 3.1 3.0 2.60.60.4 1-7 3.3 2.6 2.5 1.8 1.30.6 1-8 4.0 3.5 2.4 2.20.80.7注：1-6测站有3处干扰表3己15-31010皮带巷围岩松动圈测试结果Table3The test result of surrounding rock loosecircle in the pulley roadway m测站序号两帮顶板底板最大最小最大最小最大最小2-1 3.6 3.0 2.8 2.4 1.8 1.02-2 3.2 1.5 3.0 2.6 1.20.82-3 3.8 2.62-4 4.0 3.7 3.2 2.80.90.62-5 4.3 3.6 3.8 3.6 1.00.92-6 3.8 3.6 1.20.8注：2-4测站有3处干扰；2-6测站采样不完整实测松动圈结果表明，己15-31010皮带巷和回风巷顶板和两帮的松动圈厚度都超过了2.5m（多数＞3m，部分达到4m），而底板则普遍较小（＜1.5m），为大松动圈极软岩巷道，其稳定性差，支护难度大，需采区针对性的支护措施。