深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用

针对深埋软岩巷道揭煤段掘进过程中围岩变形控制的问题，以石垭口煤矿1790回风石门为背景开展研究。首先，依据现场工程地质调查与实测结果分析了巷道揭煤段变形破坏特征；其次，采用理论分析与数值模拟等综合研究手段，揭示了深埋软岩巷道揭煤段大变形破坏机理；第三，基于开挖补偿力学效应和NPR(negative Poisson’s ratio)长、短锚索耦合控制机理，提出了以NPR长、短锚索为核心的高预应力恒阻耦合控制技术；最后，通过数值模拟的手段验证了该方案的合理性。研究结果表明：巷道存在围岩变形严重、支护结构破断失效和巷道维护成本高等特征；巷道失稳破坏的根源在于围岩强度低且破碎严重、原支护结构不耦合以及支护强度不足；本文提出全断面“NPR长、短锚索+底角注浆锚杆+反底拱”的控制方案与参数。现场工业性试验中，NPR支护段较普通支护段围岩变形减小300～500 mm,NPR锚索受力最终稳定为340 kN左右。高预应力恒阻耦合支护方案可有效控制深埋软岩巷道揭煤段围岩大变形，为揭煤段围岩安全稳定控制提供了新支护手段。