采动影响下深埋软岩巷道变形特征与控制因素分析

余伟健^1,2，李可^1,3，韩森¹，廖泽¹，张宗堂¹

1. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院2. 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室3. 贵州理工学院矿业工程学院

摘 要：针对深埋软岩巷道虽布置在回采破坏范围之外,在回采反复扰动之下仍发生大变形的现象,采用现场调研、巷道围岩应力场分析和数值模拟试验等方法进行研究。在前人研究的基础上,建立了巷道开挖应力场和煤层回采应力场的耦合应力计算模型,代入相关数据后,发现邻近的C5煤层采空后引起的应力升高或降低幅度均在15%以下,认为单纯的应力改变一般不会造成支护整体失效或巷道大变形,反复扰动后围岩力学强度降低,致使其由弹塑性变形过渡到松动变形是关键原因。采用FLAC^3D软件模拟了煤系倒转的情况及附近岩层中的巷道前期围岩变形可控、后期在回采反复扰动下应力分布特征与不均衡变形的过程。分析了持续性底鼓的原因及喷层、锚杆与锚索失效的原因。根据分析,提出了巷道的一次支护最佳状态和二次支护最佳时机,认为开挖后应优先喷浆允许巷道在弹塑性范围内充分变形以释放围岩应力后再进行强力支护,以达到一次支护最佳状态;认为二次支护的最佳时机是上区段采空之后下区段回采之前;认为施工工序和喷层厚度小导致喷层刚度与围岩协调作用不足是其失效的关键因素;认为需进行底板支护,以形成完整的支护结构,避免应力从底板释放是控制底鼓的关键因素;认为支护时机、锚杆长度和安装质量是锚杆与锚索失效的关键因素。

关键词：采动影响;力学模型;软岩巷道;不均衡变形;控制因素;