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中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0348-01
滑动构造会导致煤层厚度、结构的变化、井巷工程破坏变形等问题发生。某某煤矿-100水平水仓受滑动构造影响，围岩变形难以控制。本文针对某某煤矿-100水平水仓，对滑动构造影响下软岩巷道支护技术进行研究。
1 地质采矿条件
某某煤矿-100水平水仓主要布置在L7灰岩及下部，受滑动地质构造影响，水仓围岩岩性以泥质岩体为主且极为破碎，且由于巷道围岩长期受水体浸泡，水仓围岩变形强烈，不仅造成水仓使用断面难以得到有效保障，而且水仓底板的强烈臌起严重影响矿井的正常排水。
2 巷道原有支护状况概述
-100水平水仓原支护方式采用锚网喷支护或架棚支护，当围岩岩性以松散、破碎的泥岩或二1煤为主时，锚网喷支护和架棚支护均难以控制水仓围岩的强烈变形，变形特征主要以两帮强烈内移和底臌为主，尤其是泥质岩体遇水膨胀后，水仓围岩产生显著的塑性变形和流变，造成水仓几经修复仍然难以满足使用断面要求。
3 巷道失稳破坏原因分析
根据-100水平水仓现有支护状况及破坏特征，造成水仓强烈变形的原因是多方面的，其主要原因如下：
（1）受滑动地质构造影响，水仓围岩岩性差，围岩应力水平高
水仓平均埋深490m，若上覆岩层平均密度按2500kg/m3考虑，则估算水仓所处层位的原岩垂直应力约12.25MPa左右，若应力集中系数按2～3考虑，则水仓所处围岩应力水平高达24MPa以上，同时受滑动地质构造影响，水仓围岩岩性极为破碎，水仓围岩强度进一步降低，造成水仓所处应力水平远高于围岩体自身的强度，在高应力作用下巷道浅部破碎岩体极易产生强烈剪胀变形 [1、3]，致使巷道强烈变形。
（2）支护措施缺乏针对性，难以发挥其支护作用
① 支护围岩相互作用关系较差，支架承载能力难以发挥
采用的棚式支架与围岩间不可避免地存在一些空穴，造成支架承受集中载荷或偏心载荷，使得支架的承载能力大大降低[2、3]。水仓使用U29型钢棚支护，理论上其提供的被动支护阻力可达1000KN以上，但实际承载能力一般为1/5～1/10，其承载性能远未得到发挥。
② 现有支架结构稳定性差
现有直腿拱形支架由于底板底臌和支架抗侧压能力差，可视为可动铰支座模型，由于铰链处具有三个自由度，实际使用中由于底板松软不仅支架极易穿底，且受帮部围岩在高应力作用下产生强烈剪胀变形作用，导致支架帮部极易失稳[1、3、4]。因此，支架在使用过程中存在的结构失稳导致的承载能力迅速下降也是水仓强烈变形破坏的重要原因之一。
③无底板支护措施
水仓底板煤层较厚，且极为松软，底板长期受水浸泡不仅造成底板围岩强度弱化、膨胀，底板强烈底臌，大大降低现有支架结构稳定性，加剧水仓两帮强烈变形，从而导致支架迅速失稳、破坏。
4 -100水仓支护方案及效果分析
针对水仓所在地质采矿条件和相对围岩压力较大等引起围岩矿压显现以及水仓长期受水浸泡的特点，采用高阻可缩全封闭U型钢支架+加壁后充填注浆+锚索结构补偿联合支护。
4.1 -100水仓支护方案
（1）高阻可缩全封闭U型钢棚支护
巷道成形后，基本支护采用具备高阻可缩特性的29U型钢棚支护，棚距400mm，扎角5°，支架搭接长度为500mm，具体支护方案见图4-1，并采用双槽夹板上、下限位卡缆及1付普通夹板卡缆，要求卡缆预紧力矩不低于300N·m，U型钢支架壁后使用新型双抗双扣联排钢筋网强力护表，并对巷道表面进行喷浆，要求喷层厚度为50mm±5mm。
在设计底板标高基础上按设计方案要求向下卧底800mm，施工底反拱，底反拱的间距与U型棚的棚距一致，为500mm。采用双槽形夹板上、下限位卡缆，改进后的卡缆需经热处理，提高其刚度，提高支架的整架性能。要求拱形支架的连接长度500mm，采用3付卡缆，2付双槽夹板限位卡缆，1付普通夹板卡缆。
（2）壁后充填注浆
注浆管长度1200mm，采用1/2英寸中空螺纹钢管加工，注浆段长度750mm，钻有10个孔径为8mm的注浆孔，均匀布置，注浆孔尾部有70mm长螺纹与注浆泵出浆管高压快速接头连接，外段密封采用圆环体状快硬膨胀水泥药卷，每根注浆管用2支水泥药卷，规格为：内径φ23，外径φ38，长度150mm。
（3）锚索结构补偿
通过实施壁后充填注浆，大大改善了U型钢支架与围岩的相互作用关系，使得支架整体承载，根据支护结构补偿原理和巷道实际支护状况，支架基本结构补偿位置位于帮部距底板300mm处和支架起拱线处，结构补偿锚索选用直径15.24mm 1860钢铰线，结构补偿锚索长度为5.0m，间排距1.2m×1.5m。为保证支架结构稳定性，同时考虑锚索适应围岩变形的能力，结构补偿锚索预应力达到70kN即可。
4.2 支护效果分析
测点观测周期为1～5天，刚开始观测频率较高。图4-2和图4-3分别显示了-100水平水仓某一个观测断面顶底板和两帮的相对位移量、顶底板和两帮的变形速度。
由图4-2看出，采用新型支护技术后，巷道的顶板、两帮位移速度在45天左右围岩变形基本处于稳定，围岩移动变形总量不大，围岩移动变形得到有效控制。由于底板采取控底措施，底臌量很小，保证了水仓长期使用断面。顶板下沉量相对较大一些，但变形很快趋于稳定。
由图4-3可以看出，由于支护初期注浆工序略有滞后，造成围岩变形速度在初期不稳定， 15天后，水仓围岩的变形速率基本稳定，且逐渐减小并趋于零。
5 结论
（1）提出了高阻可缩全封闭U型钢棚支护+壁后注浆+锚索结构补偿的联合支护，高阻可缩全封闭的U型钢支护，U型钢支架与底反拱构成封闭结构，提高了支架帮部的结构稳定性，改善了支架受力状况，增强了支架整体承载能力，控制了底板强烈臌起。
（2）壁后充填注浆技术，封堵了导水裂隙，防止围岩遭受水体弱化，改善了支架-围岩相互作用关系，将支架围岩耦合为一体，实现支架与围岩共同承载。
（3）实践表明，锚索进行结构补偿，取得了良好的支护效果。
滑动构造会导致煤层厚度、结构的变化、井巷工程破坏变形等问题发生。某某煤矿-100水平水仓受滑动构造影响，围岩变形难以控制。本文针对某某煤矿-100水平水仓，对滑动构造影响下软岩巷道支护技术进行研究。
1 地质采矿条件
某某煤矿-100水平水仓主要布置在L7灰岩及下部，受滑动地质构造影响，水仓围岩岩性以泥质岩体为主且极为破碎，且由于巷道围岩长期受水体浸泡，水仓围岩变形强烈，不仅造成水仓使用断面难以得到有效保障，而且水仓底板的强烈臌起严重影响矿井的正常排水。
2 巷道原有支护状况概述
-100水平水仓原支护方式采用锚网喷支护或架棚支护，当围岩岩性以松散、破碎的泥岩或二1煤为主时，锚网喷支护和架棚支护均难以控制水仓围岩的强烈变形，变形特征主要以两帮强烈内移和底臌为主，尤其是泥质岩体遇水膨胀后，水仓围岩产生显著的塑性变形和流变，造成水仓几经修复仍然难以满足使用断面要求。
3 巷道失稳破坏原因分析
根据-100水平水仓现有支护状况及破坏特征，造成水仓强烈变形的原因是多方面的，其主要原因如下：
（1）受滑动地质构造影响，水仓围岩岩性差，围岩应力水平高
水仓平均埋深490m，若上覆岩层平均密度按2500kg/m3考虑，则估算水仓所处层位的原岩垂直应力约12.25MPa左右，若应力集中系数按2～3考虑，则水仓所处围岩应力水平高达24MPa以上，同时受滑动地质构造影响，水仓围岩岩性极为破碎，水仓围岩强度进一步降低，造成水仓所处应力水平远高于围岩体自身的强度，在高应力作用下巷道浅部破碎岩体极易产生强烈剪胀变形 [1、3]，致使巷道强烈变形。
（2）支护措施缺乏针对性，难以发挥其支护作用
① 支护围岩相互作用关系较差，支架承载能力难以发挥
采用的棚式支架与围岩间不可避免地存在一些空穴，造成支架承受集中载荷或偏心载荷，使得支架的承载能力大大降低[2、3]。水仓使用U29型钢棚支护，理论上其提供的被动支护阻力可达1000KN以上，但实际承载能力一般为1/5～1/10，其承载性能远未得到发挥。
② 现有支架结构稳定性差
现有直腿拱形支架由于底板底臌和支架抗侧压能力差，可视为可动铰支座模型，由于铰链处具有三个自由度，实际使用中由于底板松软不仅支架极易穿底，且受帮部围岩在高应力作用下产生强烈剪胀变形作用，导致支架帮部极易失稳[1、3、4]。因此，支架在使用过程中存在的结构失稳导致的承载能力迅速下降也是水仓强烈变形破坏的重要原因之一。
③无底板支护措施
水仓底板煤层较厚，且极为松软，底板长期受水浸泡不仅造成底板围岩强度弱化、膨胀，底板强烈底臌，大大降低现有支架结构稳定性，加剧水仓两帮强烈变形，从而导致支架迅速失稳、破坏。
4 -100水仓支护方案及效果分析
针对水仓所在地质采矿条件和相对围岩压力较大等引起围岩矿压显现以及水仓长期受水浸泡的特点，采用高阻可缩全封闭U型钢支架+加壁后充填注浆+锚索结构补偿联合支护。
4.1 -100水仓支护方案
（1）高阻可缩全封闭U型钢棚支护
巷道成形后，基本支护采用具备高阻可缩特性的29U型钢棚支护，棚距400mm，扎角5°，支架搭接长度为500mm，具体支护方案见图4-1，并采用双槽夹板上、下限位卡缆及1付普通夹板卡缆，要求卡缆预紧力矩不低于300N·m，U型钢支架壁后使用新型双抗双扣联排钢筋网强力护表，并对巷道表面进行喷浆，要求喷层厚度为50mm±5mm。
在设计底板标高基础上按设计方案要求向下卧底800mm，施工底反拱，底反拱的间距与U型棚的棚距一致，为500mm。采用双槽形夹板上、下限位卡缆，改进后的卡缆需经热处理，提高其刚度，提高支架的整架性能。要求拱形支架的连接长度500mm，采用3付卡缆，2付双槽夹板限位卡缆，1付普通夹板卡缆。
（2）壁后充填注浆
注浆管长度1200mm，采用1/2英寸中空螺纹钢管加工，注浆段长度750mm，钻有10个孔径为8mm的注浆孔，均匀布置，注浆孔尾部有70mm长螺纹与注浆泵出浆管高压快速接头连接，外段密封采用圆环体状快硬膨胀水泥药卷，每根注浆管用2支水泥药卷，规格为：内径φ23，外径φ38，长度150mm。
（3）锚索结构补偿
通过实施壁后充填注浆，大大改善了U型钢支架与围岩的相互作用关系，使得支架整体承载，根据支护结构补偿原理和巷道实际支护状况，支架基本结构补偿位置位于帮部距底板300mm处和支架起拱线处，结构补偿锚索选用直径15.24mm 1860钢铰线，结构补偿锚索长度为5.0m，间排距1.2m×1.5m。为保证支架结构稳定性，同时考虑锚索适应围岩变形的能力，结构补偿锚索预应力达到70kN即可。
4.2 支护效果分析
测点观测周期为1～5天，刚开始观测频率较高。图4-2和图4-3分别显示了-100水平水仓某一个观测断面顶底板和两帮的相对位移量、顶底板和两帮的变形速度。
由图4-2看出，采用新型支护技术后，巷道的顶板、两帮位移速度在45天左右围岩变形基本处于稳定，围岩移动变形总量不大，围岩移动变形得到有效控制。由于底板采取控底措施，底臌量很小，保证了水仓长期使用断面。顶板下沉量相对较大一些，但变形很快趋于稳定。
由图4-3可以看出，由于支护初期注浆工序略有滞后，造成围岩变形速度在初期不稳定， 15天后，水仓围岩的变形速率基本稳定，且逐渐减小并趋于零。
5 结论
（1）提出了高阻可缩全封闭U型钢棚支护+壁后注浆+锚索结构补偿的联合支护，高阻可缩全封闭的U型钢支护，U型钢支架与底反拱构成封闭结构，提高了支架帮部的结构稳定性，改善了支架受力状况，增强了支架整体承载能力，控制了底板强烈臌起。
（2）壁后充填注浆技术，封堵了导水裂隙，防止围岩遭受水体弱化，改善了支架-围岩相互作用关系，将支架围岩耦合为一体，实现支架与围岩共同承载。
（3）实践表明，锚索进行结构补偿，取得了良好的支护效果。