巷道变形原因分析-绿色矿山智慧矿山研究

2.2.1 支护强度及支护形式

刚性支护中没有充分考虑围岩吸水膨胀后产生变形压力的释放，导致刚性支护变形得以释放变形压力，而变形压力的持续释放达到刚性支护的屈服极限，最终表现为巷道的变形失稳。可缩性钢支架支护段对巷道顶部采用了有限度的让压支护，但对巷道底板及墙角的变形未采取限制性措施，另外原巷道底板支护强度有限，导致了巷道底板围岩吸水膨胀持续变形从而引发两帮的收敛破坏，但底鼓的速率远远大于两帮内敛及顶板下沉的速率。

2.2.2 巷道围岩性质

巷道底板岩层的强度和结构状态对底鼓起着决定性的作用。主斜井沿2号煤层底板布置，巷道顶板的膨胀性泥岩量相对较少，对巷道稳定性影响较小，而巷道两帮及底板处在膨胀性泥岩中，巷道开挖后，形成自由空间，巷道围岩空隙水形成水力通道向下的趋势难以改变，尽管后期巷道进行了喷浆封闭，但巷道围岩渗水将沿喷浆层内壁缓慢渗入到巷道帮部以下。造成巷道帮部及底板泥化，弱化范围扩大，泥化围岩产生的膨胀力将随着泥化范围的扩大而增大。

2.2.3 地质构造应力

巷道围岩应力对巷道的稳定性有一定的影响，围岩应力越大，巷道变形越严重。清水营煤矿主斜井沿向斜轴布置，巷道围岩以水平应力为主，这种应力的存在导致巷道围岩更加难以控制。

2.2.4 巷道布置密度

巷道布置密度过大，在施工过程中造成相邻巷道相互影响，或由于联络巷之间的相互贯通造成应力重叠扩大了围岩的扰动范围，增加了巷道的支护难度。(www.xing528.com)

2.2.5 水理渗透作用

在膨胀性较强的泥岩巷道中，在支护及地下水的影响下，通过钻孔等裂隙渗入岩体的水量改变了岩体内摩擦系数，造成围岩弱化、在不同方向形成岩体泥化膨胀的自由空间加剧了岩体的膨胀性。另外水沟长期受地下水的侵蚀作用，逐渐损坏，地下水慢慢渗入巷道底板岩层，岩层吸水膨胀，造成水沟侧底板最先发生破坏，随着渗透范围的横向扩大，渗入岩层的纵向深度也在逐渐增加，最终造成底鼓的差异性。

岩体的摩擦角随着岩体含水率的增大而减小，因此渗入岩体的水将改变岩体内部的摩擦角及摩擦系数，并对膨胀性泥岩的应力、应变值影响很大。

式中：K——随含水率变化的变化量；

W——岩石渗透含水率。

由式（1）可知，膨胀性泥岩内随着含水率的增加，应力、应变和位移实际值迅速增加。