深部巷道主被动全空间协同控制技术及工程应用

深部巷道由于赋存环境复杂及受到深部地应力作用,加上断面形状尺寸多样,使得巷道的破坏形式多元化。通过系统分析深井软岩巷道受到高应力、动压等因素影响,对比了最大地应力、最大抗压强度以及相对应的支护方式,提出采用应力强度比来评价巷道围岩支护的难易程度。进一步提出了深部巷道主被动全空间协同控制理念,其核心为通过卸压、注浆和锚杆−索等主动支护方式来控制巷道变形,发挥围岩的自承能力,形成主动支护体,恢复其部分承载能力;使用钢管混凝土支架、U型钢等具有较高支护阻力的被动支护方式,构成被动支撑圈,协助或调动巷道围岩发挥承载能力。进而分析了钢管混凝土支架与锚杆−索的协同支护力学机理,形成了主被动全空间协同控制技术及施工工艺并进行了现场应用。研究表明,打设锚杆−索可以降低钢管混凝土支架的弯矩和剪力,同时降低了支架轴力,保护了钢管和抗拉性能较差的核心混凝土,保证了钢管混凝土支架能够提供较高的支护阻力;主被动全空间协同控制技术在晋城胡底煤矿、阳泉新元煤矿等深部动压巷道与软岩巷道中进行了成功应用,进一步发展了深部巷道等强支护理论与技术。