成果信息

本发明采用棚架支护、注浆胶结围岩和锚杆锚固相结合方式，1)在支护时间上，首先采用可缩性棚架支撑掘巷后随即破碎的围岩。接着，对破碎围岩部分进行浅表注浆。最后，采用可延伸锚杆锚固胶结破碎围岩与原始完整的围岩。 2)在支护空间上，采用可缩性棚架支撑限制围岩表面初期变形，同时围岩表面采用防渗漏柔性层护表，防止浅表围岩注浆浆液渗漏。围岩浅部破碎围岩采用注浆胶结，再往深部采用可延伸锚杆将浅部胶结破碎围岩和原始完整围岩锚固联结。 3)在支护强度上，可缩性棚架支撑破碎部分围岩的重力，使破碎范围不发生快速扩展。破碎围岩注浆胶结后能够形成胶结围岩整体结构，且强度能够承载自身重力。可延伸锚杆锚固强度根据围岩变形速率确定，达到控制围岩稳态变形为目的。 4)在整体支护结构上，三种支护形式施加后，锚杆上的轴力与棚架支撑阻力协同一致，注浆胶结围岩变形量与棚架可缩量以及锚杆延伸量协同一致；最终实现棚架支护、注浆胶结围岩和锚杆锚固协同一体化进行煤矿深部破碎围岩控制。 这种整体式结构在对巷道围岩承载过程中，初期较高的支撑阻力来自于棚架支撑以及胶结-锚固后重组的破碎围岩结构体支撑，协同承载和变形能力则是由于破碎围岩内部自身的非连续性以及支撑结构的可缩性和锚固结构的可延伸性来实现。此外，由于破碎围岩经过一定的胶结和锚固，破碎围岩能够形成较大块体(如锚固串形体)，在受压收缩的过程中能够互相咬合，能够形成“类拱形”或者“组合岩梁型”的承载结构，从而达到控制破碎围岩的支护目的。)

背景介绍

深部开采是目前我国煤炭资源利用面临的重要课题。在深部高应力条件下，巷道开挖卸荷后周边围岩迅速破碎，在工作面回采扰动影响下，巷道围岩破碎区不断扩张，形成大范围破碎区。如果没有采取有效的控制措施，极易造成深部巷道大变形失稳破坏。目前的工程实践表明，现有的支护理论与技术已不能适用于深部巷道大范围破碎围岩的控制，具体为：在主动支护理论与支护结构方面(即采用锚杆、锚索支护)：其存在支护强度不够、支护范围过小以及支护结构的协调变形能力不足等问题。由于上述问题导致出现了大量的锚杆、锚索拉断或锚杆、锚索随破碎围岩整体冒落的现象。另外现有的锚杆、锚索等主动支护结构的延伸率普遍难以适应深部大范围破碎围岩的变形。在被动支护理论与结构方面(即采用棚架进行支护)：通过现场调研和理论计算发现无论是刚性棚架还是可缩性棚架都难以与巨大的地应力抗衡，由于地应力的作用，使得深部破碎围岩变形量大，且变形不均匀，最终造成棚架折损、扭曲和断裂。整体上看，现有支护理论存在的主要问题是不能够充分调动巷道深部和浅表围岩的自承载能力，没能形成支护-围岩协同承载结构，从而无法实现高应力破碎围岩的二次稳定。)

应用前景

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