1绪论
1.1课题提出的背景和研究意义
煤炭是我国的主要一次性能源，随着长期开来，目前浅部煤炭资源已渐趋枯竭，煤炭开釆水平正在不断加深，这在我国中东部地区更为明显，如位于安徽淮南矿区的顾桥煤矿、张集煤矿和丁集煤矿等开采深度己经达到了800m以上，而朱集煤矿、潘一东煤矿和朱集西煤矿深部开采水平已超过了1000m。位于淮北矿区的海孜煤矿，其深部巷道埋深同样超过了1000m，预计在不久的将来，将会有更多数量的煤矿开釆深度超过1000m。
相比于以前的浅埋巷道，现在的深部巷道所承受的地压明显增大，巷道所在地层的温度也明显上升，巷道的工程地质条件正变得越来越复杂，软岩巷道支护问题日益突出尤其是当巷道遭遇地质异常体时，由于地质异常体内围岩碎裂程度严重、本身强度就很低，再加上巷道自身所受到的地应力又大。巷道一旦开挖，围岩来压的时间很快，巷道前期的变形量很大，而且变形持续的时间也很长，这就导致巷道很难保持稳定】。针对这一系列的技术难题，我国投入了大量的人力和物力对此进行了研究，取得了一些成果，但是随着巷道埋藏深度的不断增加，工程地质条件越来越复杂，使得深井复杂地质条件下的巷道支护难题变得更加突出。
淮南矿区顾桥煤矿-780m南翼胶带机大巷施工中遭遇到了最大组合落差140m、宽670m的断层带，巨大的断层落差导致了巷道所在岩层的产状错综复杂，岩体碎裂程度高，即便是釆用了各种各样的施工方案，依然不能通过这一地质异常体最终不得不改变原设计路线，通过选择岩性相对较好的层位设计胶带机大巷（二，实行巷道贯通，以减轻FD108-1~F114-1组合断层对巷道施工和支护的影响。但是即使如此，由于受组合断层组成的地质异常体影响，南翼胶带机大巷（二）围岩不但松软破碎，而且存在压力水作用，在施工中仍然面临着较大的支护难题，严重影响着矿井安全生产。
为此，本论文针对淮南矿区顾桥煤矿南翼-780m胶带机大巷（二）复杂的工程地质条件，开展深部软岩巷道通过地质异常体的支护技术研究。
1.2软岩工程支护理论发展状况
1.2.1国外软岩工程支护理论发展状况
软岩工程支护理论的发展距离现在已经有了百余年的历史了，其发展历程大致可以分为如下的三个阶段，具体的理论如表1所示。
2深部地质异常体软岩巷道施工与支护技术研究
当深部软岩巷道遭遇到地质异常体时，由于受到地质异常体的影响，巷道围岩体变得容易碎裂、容易泥化，岩体内各种软弱结构面发育程度高，岩体强度低等鲜明的特点，再加上地质异常体内应力分布特别复杂，容易产生应力集中，所以这类围岩的变形破坏极难控制。这类巷道绝大多数都具有巷道开挖前期围岩来压速度快、变形量大、巷道变形持续时间长等特点，因此有必要采取与之相适应的施工方案和支护形式来控制巷道围岩的变形，确保巷道的稳定。
2.1深部地质异常体内软岩巷道变形破坏影响因素
从总体上来讲，巷道围岩变形破坏的影响因素可以概括为地质因素（又称为决定性因素）和工程因素两大类。具体的影响因素及其对巷道变形破坏的影响见下表所示：
2.2深部地质异常体软岩巷道支护原则
巷道支护的原则是技术上可行，经济上合理选择巷道的支护形式的时候，必须综合考虑巷道所处位置的地质条件、工程的要求、经济指标等主要因素。
1.及时主动原则
恭道开挖后，围岩山三个方卩受力状态变成了两个方相受力的状态，如果不及时釆用支护结构支护，围岩的强度损失和变形都会很大。如果能在巷道开挖后及时的支护巷道围岩，就可以直接减少围岩暴露的时间，减小巷道围岩在支护前期的强度损失量，减小围岩在支护前期的变形量；对巷道围岩施加主动支护，可以充分调动和发挥出围岩体的自身承载能力。
2.全面支护原则
对于一些底板后支护甚至不支护的巷道，巷道的破坏形式表现为先底板鼓起来，然后两帮巷道移近，最后顶板破坏，所以在深部软岩地质条件下，在支护巷道顶板、两帮的同时，还要注重对巷道底板的支护，以形成全断面封闭式支护结构。这是由于局部的支护体系在结构的整体刚度上分布严重不均勻，其刚度较小的地方承载力自然就相对较弱，会最先破坏，进而影响到整个支护结构的安全稳定。因此，相比于局部支护结构的承载能力，全断面支护体系的承载能力会更高，自然其限制巷道位移的能力也会更加的好上一些。
3.联合支护原则
对于深部软岩巷道，尤其是处于地质异常体内的深部软岩巷道，单纯的釆用某一种支护结构很难取得理想的支护效果，往往需要釆用两种甚至两种以上的支护结构共同作用以支承围岩。
4.信息化施工原则
由于地质条件的复杂性和难以预测性，巷道的设计方案往往是处于动态的，巷道施工现场的监测报告是巷道设计方案调整的重要依据。巷道的施工应采用信息化施工的原则，应该勤于监测，并根据监测报告及时对原设计方案进行调整，以确保巷道施工的经济性、安全性。
3工程地质条件与支护方案设计.........15
3.1工程概况..........15
3.2工程地质条件及水文地质条件........16
4全圆形U36型钢支架模型试验...........51
4.1重叠式全圆形型U36钢支架力学特性研究...........51
4.1.1试验方案与过程.........51
5巷道支护实践与监测...........61
5.1超前预注浆效果评价..........61
5.2巷道变形监测与分析.........62
5巷道支护实践与监测
由于煤矿巷道埋藏深度大，其地质条件具有复杂性和难以预测性，巷道的支护方案往往是处于动态变化的，需要根据地质条件的变化对支护方案进行相应的调整，所以巷道的施工应采用信息化施工的原则，通过对巷道围岩的变形和支护结构的受力进行监测，及时的反馈围岩的稳定情况，并根据监测报告及时对原设计方案进行调整，以确保巷道施工的经济性、安全性。
5.1超前预注奖效果评价
为了评价超前预注奖的注架效果，为下一步的巷道开挖提供安全保障，决定在现场对预注装范围内的岩体取芯，以观察预注桨加固围岩的效果。本次取芯设计个取芯孔，孔号分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#，方位73度。，具体情况如下表所示：
由上表可以看出，除孔未见水泥装液充填外，其余个岩样均见有水泥架液填充，所取岩样的取芯率平均值在左右，说明超前预注衆加固围岩起到了良好的效果。
6结论与展望
6.1主要结论
本文以顾桥-780m南翼胶带机大巷（二）南区段3个标段巷道的支护为工程背景，釆用理论分析、数值模拟、模型试验和工程实践相结合的方法对处于深部地质异常体软岩巷道的支护难题进行研究，得到以下主要结论：
1.对于处在深部地质异常体中的软岩巷道，应该遵循信息化施工的原则，及时监测巷道矿压并根据监测结果及时调整支护参数；提出釆用联合支护形式，及时主动的施加一次柔性支护结构，以充分发挥围岩的主动承载能力，在局部区域需要采取超前预注浆等措施加固围岩，再在合适的时机施加二次高强刚性支护，以达到控制围岩的变形的目的。
2.在分析工程地质条件的基础上，将顾桥-780m南翼胶带机大巷（二）南区段巷道分为3个标段支护。并采用FLAC数值分析软件对部分巷道的支护参数进行了优化计算，给出了优化结果。当巷道位于f108砂岩段时，釆取外锚内架型钢支架壁后注浆加固围岩；当巷道位于断层破碎带段时，采取超前预注裝外锚内架型钢支架壁后注浆加固围岩；当巷道位于泥岩、砂质泥岩和煤互层段时，在外锚内架型钢支架壁后注浆的基础上，施工反底拱，组成封闭式受力结构。
3.实验室模型试验表明：全圆形U36型钢支架的可缩性好，在支护前期，能适应较大的变形，在支护后期，表现为刚性支护，支护强度高；全圆形U36型钢支架的承载力取决于型钢接头的强度；普通式全圆形U36型钢支架承载力达到11.4MPa，满足大巷（二）第五标段巷道的支护要求。
4.通过对预注浆范围内围岩的取芯分析，表明现场监测结果表明超前预注浆很好的充填了异常体内围岩裂隙，提高了岩体的整体性和强度。在现场对巷道的变形和支架压力监测的结果表明优化后的支护方案成功的控制了巷道围岩的变形，保证了巷道的稳定。
参考文献（略）