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[摘 要]为了解决回采巷道支护难的问题， 组织对井下巷道围岩变形规律进行观测研究， 并对观测数据进行分析， 掌握了该矿受動压影响下的围岩变形规律， 对巷道围岩应力分布进行计算机数值模拟， 以此来合理选择回采巷道支护方式和锚杆支护参数， 指导该矿回采巷道掘进和支护设计， 使巷道支护方式更经济合理。
[关键词]回采巷道；围岩变形规律；锚杆支护参数优化
中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0002-01
1 工程概况
寸草塔一矿掘进巷道范围内的煤（岩）层总体为一向西南倾斜的近水平的单斜构造。寸草塔一矿辅运大巷，主要用于运输、行人等用。掘进巷道位于3-1煤11盘区，所掘巷道为煤岩巷，巷道沿3-1煤层顶板掘进，采用锚、网联合支护巷道为矩形断面，断面尺寸为：S=5.2m×3.05m=15.86m2。
2 松动圈测试
2.1 测试目的
由于回采巷道开挖后，使煤体的原有应力平衡状态得到破坏，巷道围岩应力重新分布，巷道周边一定的范围内会产生应力集中现象。其应力大于煤体的极限应力时，巷道周边一定范围的煤体就会发生变形破坏，此范围的应力会有所降低，应力得到释放，围岩将破碎产生裂隙从而形成松动圈。松动圈的大小与围岩的强度、掘进方式等多种因素有较大的关系。
2.2 测试原理
松动圈测试实质上是应用超声波在不同介质中传播速度不同，来预测围岩的破坏情况。测试物体是以弹性体为前提条件的，当煤体的尺寸较小、作用外力较小时，相应变形也较小，可以把煤体视为弹性体。
根据弹性理论，由弹性波的波动方程通过弹性力学空间问题的静力方程推导，可得出超声波纵波波速与介质的弹性参数之间的关系。
从上式中可以看出，超声波在煤体中的传播速度与煤体的弹性模量、泊松比以及密度有关，而煤体的弹性模量、泊松比和密度与煤块自身抗压强度、密实程度直接相关，因此煤体的波速就可以间接反映煤块抗压强度以及内部破坏情况，通过回采巷道两帮不同深度处声时和波速的变化规律，可以确定巷道周围围岩的松动圈大小。
2.3 测点布置（图1）
2.4 测试结果分析
一次回采超前阶段，巷道两帮松动破坏范围差别也较大，割煤帮大于煤柱帮，割煤帮松动圈在1.0m—1.5m，割煤帮平均为1.3m，最大1.5m，最小1.0m，煤柱帮为0.6m-0.7m，平均为0.7m，最大0.7m，最小为1.6m，巷道掘进稳定后，工作面的回采对两帮的影响不是很明显。
二次采动影响超前阶段，巷道两帮松动破坏范围相差较大，割煤帮大于煤柱帮，割煤帮的松动圈在2.1m—2.2m，最大2.2m，最小2.1m，煤柱帮平均为1.4m，最大值为1.6m，最小为1.2m。二次采动对巷道两帮的影响很明显。
3 数值模拟及支护参数合理选择
3.1 模型的建立
几何模型的建立，巷道开挖在煤层内，底板为煤层，确定计算模型的范围如下：
几何模型取宽50m，高60m，巷道截面为矩形，宽5.4m，高2.8m。
物理模型的确定，岩石力学弹塑性问题数值模拟中，物理模型选取可有较大的灵活性，不同类型的岩石应当采用不同类型的、最适宜的模型，模型是否正确和符合岩石的基本特性将直接影响到计算结果是否有价值。面对目前众多的模型，确定选取较为实用的摩尔——库仑塑性模型。
模拟步骤按照建立模型、定义材料模型及参数、加载及边界条件、开挖、求解，完成计算。
3.2 数值模拟结果分析
对受采动影响后巷道周边围岩垂直应力及围岩塑性变化进行分析，如图2，图3：
采动后43112辅运巷道所受垂直应力为5.0MPa，顶板塑性区高度为1m，宽度为5.4m。
3.3 支护方式及锚杆参数合理选择
支护工艺：采用锚网支护。
锚杆参数为：
锚杆长度：2000mm
锚杆直径：φ16mm
托盘规格：120*120*8mm
树脂型号：CK型树脂
药卷规格：φ35-400mm
单体锚杆参数确定：选取锚杆长度2000毫米，锚深1950mm。锚杆间排距1*1米（顶板正常情况下）。如遇顶板破碎、离层、冒落、裂缝构造发育区时要加强支护。
4 工程应用监测结果
通过上述确立的最优方案，应用到工程实践中，在43112工作面前方的辅运巷道中布置2个巷道超前观测站（工测站和n测站），I测站布置在距工作面60m处，II测站布置在距工作面90m处，每个测站同断面分别安装3个锚杆测力计，I测站1号测力计安装在顶板靠近煤柱侧，2号测力计安装在巷道顶板中部，3号测力计安装在顶板靠近工作面侧，II测站3个锚杆测力计安装位置同I测站，通过锚杆测力计对最优支护方案进行锚杆载荷测试。
通过分析锚杆载荷实测数据，可以得出随着工作面的向前推进，两个测站锚杆测力计的锚杆载荷实测值在观测期间总体比较稳定，变化不大，说明该段巷道围岩稳定性较好，巷道变形破坏轻微，维护效果良好。
5 结论
1）通过现场测试工作面两巷受一次采动、二次采动后围岩松动圈的大小，从而为确定支护强度，尤其是为确定锚杆长度提供重要依据，同时也对巷道围岩稳定性进行评价提供了重要依据。
2）采用FLAC数值模拟，对巷道的支护进行数值计算，分析了围岩应力变形规律。在超前支承压力作用下，对锚杆参数进行优化，得出了适合该矿支护的锚杆支护参数为：顶板锚杆长为2m，帮锚杆长为2m，间排距为1*1m为既经济又合理的指标。
3）通过后期在43112辅运巷道的矿压观测及收集、整理数据，验证了支护参数的可行性及其在现场的适用性，为后期巷道的掘进及支护方案提供了参考案例。
参考文献
[1] 马念杰，侯朝炯.采准巷道矿压理论及应用[M].北京：煤炭工业出版社，1995.
[关键词]回采巷道；围岩变形规律；锚杆支护参数优化
中图分类号：TD353.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0002-01
1 工程概况
寸草塔一矿掘进巷道范围内的煤（岩）层总体为一向西南倾斜的近水平的单斜构造。寸草塔一矿辅运大巷，主要用于运输、行人等用。掘进巷道位于3-1煤11盘区，所掘巷道为煤岩巷，巷道沿3-1煤层顶板掘进，采用锚、网联合支护巷道为矩形断面，断面尺寸为：S=5.2m×3.05m=15.86m2。
2 松动圈测试
2.1 测试目的
由于回采巷道开挖后，使煤体的原有应力平衡状态得到破坏，巷道围岩应力重新分布，巷道周边一定的范围内会产生应力集中现象。其应力大于煤体的极限应力时，巷道周边一定范围的煤体就会发生变形破坏，此范围的应力会有所降低，应力得到释放，围岩将破碎产生裂隙从而形成松动圈。松动圈的大小与围岩的强度、掘进方式等多种因素有较大的关系。
2.2 测试原理
松动圈测试实质上是应用超声波在不同介质中传播速度不同，来预测围岩的破坏情况。测试物体是以弹性体为前提条件的，当煤体的尺寸较小、作用外力较小时，相应变形也较小，可以把煤体视为弹性体。
根据弹性理论，由弹性波的波动方程通过弹性力学空间问题的静力方程推导，可得出超声波纵波波速与介质的弹性参数之间的关系。
从上式中可以看出，超声波在煤体中的传播速度与煤体的弹性模量、泊松比以及密度有关，而煤体的弹性模量、泊松比和密度与煤块自身抗压强度、密实程度直接相关，因此煤体的波速就可以间接反映煤块抗压强度以及内部破坏情况，通过回采巷道两帮不同深度处声时和波速的变化规律，可以确定巷道周围围岩的松动圈大小。
2.3 测点布置（图1）
2.4 测试结果分析
一次回采超前阶段，巷道两帮松动破坏范围差别也较大，割煤帮大于煤柱帮，割煤帮松动圈在1.0m—1.5m，割煤帮平均为1.3m，最大1.5m，最小1.0m，煤柱帮为0.6m-0.7m，平均为0.7m，最大0.7m，最小为1.6m，巷道掘进稳定后，工作面的回采对两帮的影响不是很明显。
二次采动影响超前阶段，巷道两帮松动破坏范围相差较大，割煤帮大于煤柱帮，割煤帮的松动圈在2.1m—2.2m，最大2.2m，最小2.1m，煤柱帮平均为1.4m，最大值为1.6m，最小为1.2m。二次采动对巷道两帮的影响很明显。
3 数值模拟及支护参数合理选择
3.1 模型的建立
几何模型的建立，巷道开挖在煤层内，底板为煤层，确定计算模型的范围如下：
几何模型取宽50m，高60m，巷道截面为矩形，宽5.4m，高2.8m。
物理模型的确定，岩石力学弹塑性问题数值模拟中，物理模型选取可有较大的灵活性，不同类型的岩石应当采用不同类型的、最适宜的模型，模型是否正确和符合岩石的基本特性将直接影响到计算结果是否有价值。面对目前众多的模型，确定选取较为实用的摩尔——库仑塑性模型。
模拟步骤按照建立模型、定义材料模型及参数、加载及边界条件、开挖、求解，完成计算。
3.2 数值模拟结果分析
对受采动影响后巷道周边围岩垂直应力及围岩塑性变化进行分析，如图2，图3：
采动后43112辅运巷道所受垂直应力为5.0MPa，顶板塑性区高度为1m，宽度为5.4m。
3.3 支护方式及锚杆参数合理选择
支护工艺：采用锚网支护。
锚杆参数为：
锚杆长度：2000mm
锚杆直径：φ16mm
托盘规格：120*120*8mm
树脂型号：CK型树脂
药卷规格：φ35-400mm
单体锚杆参数确定：选取锚杆长度2000毫米，锚深1950mm。锚杆间排距1*1米（顶板正常情况下）。如遇顶板破碎、离层、冒落、裂缝构造发育区时要加强支护。
4 工程应用监测结果
通过上述确立的最优方案，应用到工程实践中，在43112工作面前方的辅运巷道中布置2个巷道超前观测站（工测站和n测站），I测站布置在距工作面60m处，II测站布置在距工作面90m处，每个测站同断面分别安装3个锚杆测力计，I测站1号测力计安装在顶板靠近煤柱侧，2号测力计安装在巷道顶板中部，3号测力计安装在顶板靠近工作面侧，II测站3个锚杆测力计安装位置同I测站，通过锚杆测力计对最优支护方案进行锚杆载荷测试。
通过分析锚杆载荷实测数据，可以得出随着工作面的向前推进，两个测站锚杆测力计的锚杆载荷实测值在观测期间总体比较稳定，变化不大，说明该段巷道围岩稳定性较好，巷道变形破坏轻微，维护效果良好。
5 结论
1）通过现场测试工作面两巷受一次采动、二次采动后围岩松动圈的大小，从而为确定支护强度，尤其是为确定锚杆长度提供重要依据，同时也对巷道围岩稳定性进行评价提供了重要依据。
2）采用FLAC数值模拟，对巷道的支护进行数值计算，分析了围岩应力变形规律。在超前支承压力作用下，对锚杆参数进行优化，得出了适合该矿支护的锚杆支护参数为：顶板锚杆长为2m，帮锚杆长为2m，间排距为1*1m为既经济又合理的指标。
3）通过后期在43112辅运巷道的矿压观测及收集、整理数据，验证了支护参数的可行性及其在现场的适用性，为后期巷道的掘进及支护方案提供了参考案例。
参考文献
[1] 马念杰，侯朝炯.采准巷道矿压理论及应用[M].北京：煤炭工业出版社，1995.