[发明专利]一种巷道结构以及高地应力软岩巷道的一次成巷支护方法

说明书

本发明提出了一种巷道结构以及高地应力软岩巷道的一次成巷支护方法，巷道结构包括：巷道和卸压孔，卸压孔对称设于巷道的两侧，卸压孔包括爆破卸压段以及设于巷道与爆破卸压段之间的封孔加固段，封孔加固段内填充有加固材料；爆破卸压段内设有爆炸物以及至少一个雷管；黏土段，黏土段设于封孔加固段与爆破卸压段之间并将封孔加固段与爆破卸压段隔开。本发明提供的巷道结构，卸压爆破后在巷道周围表层一定范围内形成低应力卸压圈，而在围岩深部形成了应力集中的自承载圈，集中应力主要由该自承载圈的岩体承担。由此使围岩自支撑力得到充分发挥，并为卸压岩体的稳定性提供保障。

技术领域

本发明涉及煤矿软岩工程支护技术领域，具体而言，涉及一种巷道结构以及一种高地应力软岩难维护巷道的一次成巷支护方法。

背景技术

无论是何种形式的联合支护都是在巷道开挖后，应力再分布、存在巷道围岩内应力高度集中且应力要通过围岩变形才能释放出来的情况下进行的，所以现有支护都不同程度的出现巷道底鼓变形，严重的造成巷道支护变形破坏，满足不了通风、运输、行人和安全生产需要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种巷道结构。

本发明的另一个目的在于提供一种高地应力软岩难维护巷道的一次成巷支护方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种巷道结构，包括：巷道和卸压孔，卸压孔对称设于巷道的两侧，卸压孔包括爆破卸压段以及设于巷道与爆破卸压段之间的封孔加固段，封孔加固段内填充有加固材料；爆破卸压段内设有爆炸物以及至少一个雷管；黏土段，黏土段设于封孔加固段与爆破卸压段之间并将封孔加固段与爆破卸压段隔开。

巷道开挖后，围岩从三向受力状态变为两向受力状态，围岩应力状态重新分布并出现围岩内应力高度集中带，巷道围岩内应力高度集中是造成巷道破坏的主要原因。

本方案中，通过雷管引爆爆炸物后，由于爆炸物为凝聚相，其爆轰过程压力高(凝聚相爆轰可达10吉帕)、温度高(可达103K)、持续时间短(可达微秒量级)。当爆破时，爆轰波周围介质相互作用，在介质中产生激波或应力波，推动物体运动，造成层裂、破碎等。爆破在巷道基角深部岩层内部封闭空间内进行。

通过在卸压孔的爆破卸压段爆破，可以使深部围岩内积聚的弹性变形能以变形破裂的形式释放，从而导致围岩深部的应力重新分布，重新形成破碎区、塑性区和弹性区，并使应力集中的弹性区转移到围岩更深处，两帮及底板浅部围岩处于应力降低区。即卸压爆破后在巷道周围表层一定范围内形成低应力卸压圈，而在围岩深部形成了应力集中的自承载圈，集中应力主要由该自承载圈的岩体承担。由此使围岩自支撑力得到充分发挥，并为卸压岩体的稳定性提供保障。同时,由于该自承载圈的岩体处于围岩深部，基本处于三向应力状态，稳定性大大提高。本方案不仅适用于高地应力软岩难维护巷道一次成巷支护，同时适用于已破坏巷道修复条件应用。

同时，爆炸物在爆破卸压段内爆炸还能够将封孔加固段内的加固材料压紧，使加固材料更紧宻地与卸压孔孔壁成为一体，提高封孔加固段整体岩体强度。

还需指出的是，本方案中，通过使深部围岩内积聚的弹性变形能以变形破裂的形式释放，还能够减少煤柱的宽度，进而增加煤的开采量，提高煤炭资源回收率。

在上述技术方案中，优选地，黏土段的长度大于100mm。

在上述任一技术方案中，优选地，卸压孔由巷道的两侧壁与底壁交界处向外并向下延伸形成。

在上述任一技术方案中，优选地，加固材料为混凝土。

在上述任一技术方案中，优选地，加固材料内设有钢筋。

在上述任一技术方案中，优选地，巷道结构还包括：加固锚，加固锚设于封孔加固段内且加固锚的一端位于巷道内。