软弱膨胀性岩层巷道变形分析与修复技术研究：最新成果

黎劲东 吕兆海 赵长红

（国家能源集团宁夏煤业有限责任公司，宁夏银川 750001）

摘 要 清水营煤矿主斜井沿二煤底板布置，二煤底板整体为膨胀性泥岩，原岩强度相对较高，吸水强度迅速降低并发生结构性膨胀。受围岩结构及巷道淋水渗透应力场的影响，主斜井井筒变形严重，局部底鼓量900mm，两帮收敛量400mm。针对清水营煤矿主斜井的变形情况，结合原有巷道支护形式、所处层位地质情况、围岩变形周期等综合分析。通过对32#工字钢的屈服强度、膨胀性围岩应力场及变形量、巷道围岩遇水膨胀扩容导致原支护结构变形失稳的演化特征进行分析。指出巷道变形主要是围岩吸水膨胀扩容产生的压力所致，并得出了巷道围岩变形产生的扩容压力为59MPa、巷道围岩软化、泥化深度为440mm。提出“一巷多策，分段支护，有限让压，全断面封闭抗压”来控制膨胀性泥岩巷道的基本思路，有效控制了巷道围岩变形，取得了良好的支护效果。

关键词 渗透应力场 全断面封闭 有限让压 反底拱梁(www.xing528.com)

软岩是指强度低、孔隙度大、胶结性差、受构造面切割及风化影响显著或大量膨胀性黏土矿物的松、散、软、弱岩层，其单轴抗压强度一般小于25MPa，且有不同程度的遇水泥化膨胀性。膨胀性软岩在水理作用下易产生体积膨胀、破碎和分解，当岩体受到扰动后，受风化潮解及施工用水的影响，其强度随时间的增长而急剧衰减。膨胀性软岩在我国范围内分布较广，软岩吸水膨胀是深井软岩巷道产生大变形乃至坍塌的主要原因之一。随着煤矿采深的增加，使得软岩巷道底鼓面临的问题越来越复杂。长期以来，国内对软岩的物理、水理、力学性质、巷道变形与底鼓的力学机制及控制底鼓的技术措施进行了相关研究，分析认为底鼓产生的原因在于失稳的底板岩层向巷道内压曲、偏应力作用下的扩容，巷道围岩吸水膨胀扩容是导致岩体破坏失稳的重要因素。

根据清水营煤矿主斜井所处岩层的地质特征，结合主斜井变形特征及变形周期，通过对32#工字钢的屈服强度、膨胀性围岩应力场及变形量、巷道围岩遇水膨胀扩容导致原支护结构变形失稳的演化特征进行分析。指出巷道变形主要是由于围岩吸水膨胀扩容产生的压力所导致，并得出了巷道围岩吸水膨胀产生的扩容压力、巷道围岩软化、泥化的深度。提出了“一巷多策，分段支护，有限让压，全断面封闭抗压”的控制膨胀性泥岩巷道的基本思路。