[发明专利]一种深井大断面巷硐群围岩的“三壳”协同支护方法

说明书

本发明涉及一种深井大断面巷硐群围岩的“三壳”协同支护方法，基于断面形状、最佳布置轴向、断面尺寸与宽高比、开挖方式、软岩层位因素初步规划深井大断面巷硐群整体布置方案；同时遵循主要巷硐优先布置、主要巷硐之间平行布置、主要巷硐与辅助巷硐相互垂直布置、非等高巷硐渐进式过渡、尖角区域倒角过渡五项原则最终制定深井大断面巷硐群优化布置方案。然后基于制定的深井大断面巷硐群优化布置方案，进一步制定了“三壳”协同支护方法，加固承载壳与被动承载壳共同作用可实现支护结构与围岩的协调变形、统一承载，确保应力壳处于稳态。解决了深井大断面巷硐群围岩变形量大、支护结构易失稳等难题，实现了深井大断面巷硐群围岩的长时稳定控制。

技术领域

本发明涉及深部开采技术领域，尤其涉及一种深井大断面巷硐群围岩的支护方法。

背景技术

目前，我国矿井的开采强度逐年加大，平均开采深度以每年8～12m的速度增加，可以预见未来深部开采必将成为我国煤炭工业发展和资源开发的新常态。同时，伴随井下采掘、提升、供电、排水、选煤等装备逐步向大型化、集约化、智能化的方向发展，组装、维修、安置这些装备也对井下空间提出了更高需求，出现了众多的深井大断面巷硐群。由于受高地应力、复杂构造应力和深部岩体流变性等因素的共同影响，深井大断面巷硐群普遍面临围岩变形量大、支护结构易失稳等难题，严重制约深部矿井安全高效开采。

现阶段，针对深井大断面巷硐群围岩控制难题，众多专家学者基于深部岩体的变形破坏机理，已分别从改善应力状态、加固围岩、协调变形控制、建立全断面协同支护等方面提出了一系列围岩支护技术与控制对策，解决了众多的工程难题，但主要是基于给定的地质环境与围岩力学条件。深部大断面巷硐群整体布置时，应当考虑断面形状、最佳布置轴向、断面尺寸、宽高比、开挖方式、基于软岩层位的优化布置方式等因素的影响，同时内部各巷硐的排列布局也应遵循一定的优化布置原则，从而确保围岩应力壳最大限度的靠近大断面巷硐群分布，进而减小大断面巷硐群围岩的塑性破坏范围、降低支护难度，在此基础上再针对具体围岩条件进行有效支护是实现深井大断面巷硐群围岩长时稳定控制的普适方法。因此，提出的“三壳”协同支护方法对于指导深部矿井围岩控制与灾害防控均具有一定的参考意义。

发明内容

本发明的目的是针对深井大断面巷硐群围岩控制难题，提供一种有效的围岩长时稳定控制方法。为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：

一种深井大断面巷硐群围岩的“三壳”协同支护方法，包括如下步骤：

a.实测深井大断面巷硐群规划布置区域的地质条件，具体包括地质构造、优势节理裂隙走向、围岩岩性、地应力场类型；

b.确定深井大断面巷硐群合理的断面形状、最佳布置轴向、断面尺寸与宽高比、开挖方式、基于软岩层位的优化布置方式，初步规划深井大断面巷硐群整体布置方案；

c.深井大断面巷硐群内部各巷硐布置遵循主要巷硐优先布置、主要巷硐之间平行布置、主要巷硐与辅助巷硐相互垂直布置、非等高巷硐渐进式过渡、尖角区域倒角过渡五项原则，制定深井大断面巷硐群优化布置方案；

d.依据布置方案开掘深井大断面巷硐群，并确保围岩应力壳最大限度靠近大断面巷硐群分布；

e.深井大断面巷硐群开掘期间，及时对自由面围岩初喷混凝土，喷射厚度为40～60mm；

f.安装金属网；

g.架设U型钢拱架；

h.打钻孔并安装锚杆、锚索，锚杆、锚索及金属网共同在围岩内构建加固承载壳，该加固承载壳通过对围岩施加径向约束力提高破碎区、塑性区岩体的残余强度，改善围岩受力条件，充分发挥围岩自承载能力；