李 波，王 濤，李 明

(1.山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048000；2.天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013；3.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100013)

我國大多數(shù)井工煤礦尤其東部礦區(qū)伴隨有大量瓦斯，為了避免瓦斯積聚以致超限，一般工作面都采用多巷布置緩解瓦斯壓力[1，2]。這樣一來巷道之間煤柱留設(shè)成為重要難題，許多礦井為減少區(qū)段煤柱損失，通常將多巷中的外圍巷道重復(fù)利用；另一方面，不少礦井在開采關(guān)系布置時(shí)，由于采用雙巷掘進(jìn)，為了避免采掘關(guān)系緊張、加快掘進(jìn)效率，會(huì)在本工作面的巷道進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，提前將下個(gè)工作面靠近本工作面的回采巷道同時(shí)進(jìn)行掘進(jìn)，并在該工作面采完后進(jìn)行維護(hù)。這兩種情況均會(huì)造成復(fù)用巷道的出現(xiàn)，因此復(fù)用巷道在我國井工礦尤其東部礦區(qū)中十分常見。

復(fù)用巷道由于服務(wù)時(shí)間長，時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)復(fù)雜的應(yīng)力環(huán)境中，礦壓顯現(xiàn)不同于一般條件下的回采巷道，具體表現(xiàn)為：礦壓顯現(xiàn)更加劇烈，在滯后工作面推進(jìn)的后方圍巖變形量急劇增加；圍巖整體變形嚴(yán)重，普遍出現(xiàn)巷幫大范圍收縮，收縮嚴(yán)重區(qū)域巷幫移近量達(dá)2～3 m，甚至使巷道閉合；底板碎脹程度高，底鼓十分嚴(yán)重，通?？蛇_(dá)1～2 m。巷道空間小，圍巖狀況差，安全程度低，需要花費(fèi)大量成本進(jìn)行復(fù)用巷道的整修，嚴(yán)重時(shí)甚至直接報(bào)廢，是不少煤礦生產(chǎn)過程的一大難題，給安全高效生產(chǎn)帶來極大困擾。

基于這種情況，不少專家學(xué)者和現(xiàn)場研究人員對于復(fù)用巷道與強(qiáng)礦壓巷道的礦壓規(guī)律和圍巖控制技術(shù)逐漸重視并開展研究[3-8]。在礦壓規(guī)律方面，汪占領(lǐng)[9]對二次復(fù)用巷道的礦壓規(guī)律進(jìn)行實(shí)測，將礦壓顯現(xiàn)分為了工作面超前影響階段、劇烈變形階段、蠕變階段三個(gè)階段；秦海忠[10]將晉城寺河煤礦典型二次復(fù)用巷道的礦壓階段按影響區(qū)域劃分為初始變形區(qū)、劇烈變形區(qū)、趨于穩(wěn)定區(qū)和穩(wěn)定區(qū)；高福全[11]等在現(xiàn)場實(shí)測的基礎(chǔ)上總結(jié)了平朔井工一礦強(qiáng)烈動(dòng)壓巷道圍巖變形規(guī)律。在圍巖控制方面，康紅普等[12，13]提出了全斷面高預(yù)應(yīng)力強(qiáng)力錨索支護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對于受多次礦壓影響的強(qiáng)動(dòng)壓巷道圍巖的有效控制；陳寶元等[14]研究了桁架錨索聯(lián)合支護(hù)在多次動(dòng)壓影響巷道的應(yīng)用；郝志軍等[15]應(yīng)用了鋼管混凝土支架對強(qiáng)動(dòng)壓巷道進(jìn)行支護(hù)；此外，不少學(xué)者[16-18]對于復(fù)用巷道之間煤柱合理留設(shè)進(jìn)行研究，這些研究成果極大促進(jìn)了復(fù)用巷道圍巖控制技術(shù)的發(fā)展。

盡管不少專家學(xué)者對復(fù)用巷道支護(hù)和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了諸多研究，但研究還不夠全面，對復(fù)用巷道圍巖變形破壞機(jī)理也沒有深入研究；復(fù)用巷道支護(hù)技術(shù)也多是從傳統(tǒng)的錨桿索支護(hù)方面進(jìn)行優(yōu)化，現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用起來效果并不明顯，針對復(fù)用巷道的圍巖控制，現(xiàn)場急需操作性強(qiáng)、作用明顯的支護(hù)方式。本研究從分析復(fù)用巷道的應(yīng)力環(huán)境和圍巖破壞機(jī)理出發(fā)，提出了一種應(yīng)用強(qiáng)力柔模墩柱進(jìn)行巷內(nèi)補(bǔ)充支護(hù)的支護(hù)策略，分析了墩柱支護(hù)的原理與作用，并在王坡煤礦3306運(yùn)輸平巷進(jìn)行柔模墩柱的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。研究成果可為類似工程提供參考，同時(shí)為二次復(fù)用巷道的圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)提供思路。

1 復(fù)用巷道圍巖破壞機(jī)理

井工礦開采過程中，隨著工作面的回采和巷道的掘進(jìn)，原有的煤巖體完整結(jié)構(gòu)被破壞，出現(xiàn)采掘空間，造成礦井原巖應(yīng)力場的重新分布。就開采空間周圍而言，主要變化體現(xiàn)在工作面超前區(qū)域形成超前支承壓力區(qū)，工作面后方采空區(qū)由于覆巖破斷、垮落和壓實(shí)作用，隨采不斷穩(wěn)定充填采空區(qū)，形成采后的小范圍支承壓力區(qū)，由于采空區(qū)矸石支撐，這部分應(yīng)力數(shù)值相對較??；此外，在工作面?zhèn)确綍?huì)形成側(cè)向支承壓力區(qū)，這部分應(yīng)力對于下個(gè)工作面的采掘起著重要的影響。

復(fù)用巷道受上個(gè)工作面和本工作面兩次動(dòng)壓影響，由于服務(wù)周期長，處于側(cè)向支承壓力區(qū)影響下的復(fù)用巷道勢必會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的變形，因此巷道維護(hù)較為困難。側(cè)向采動(dòng)應(yīng)力下復(fù)用巷道的布置及應(yīng)力環(huán)境如圖1所示。

圖1 側(cè)向采動(dòng)應(yīng)力下復(fù)用巷道的布置及應(yīng)力環(huán)境

不同開采階段復(fù)用巷道受側(cè)向采動(dòng)影響如圖2所示。在上工作面開采時(shí)，煤柱側(cè)的側(cè)向支撐應(yīng)力成似近態(tài)分布，向復(fù)用巷道方向依次分為：破裂區(qū)Ⅰ、塑性區(qū)Ⅱ、彈性區(qū)應(yīng)力增高部分Ⅲ以及原巖應(yīng)力區(qū)Ⅳ。在雙巷掘進(jìn)時(shí)，由于護(hù)巷煤柱的存在，復(fù)用巷道處于彈性區(qū)應(yīng)力增高區(qū)域；本工作面開采時(shí)，上工作面由于開采已經(jīng)相對穩(wěn)定，對復(fù)用巷道作用的殘余側(cè)向支承應(yīng)力數(shù)值相對較小，但仍有動(dòng)壓影響作用，此時(shí)對復(fù)用巷道圍巖穩(wěn)定起重要作用的為本工作面的側(cè)向壓力支承應(yīng)力，此時(shí)復(fù)用巷道處于側(cè)向支承應(yīng)力造成的破裂區(qū)與塑性區(qū)內(nèi)。

圖2 復(fù)用巷道受側(cè)向應(yīng)力影響

在整個(gè)開采過程中，側(cè)向支承應(yīng)力以給定變形方式作用于采空區(qū)側(cè)煤體，在邊緣地帶形成具有一定寬度的破碎區(qū)和塑性區(qū)；工作面超前形成高支承壓力影響區(qū)，致使圍巖發(fā)生劇烈變形。頂板泥巖風(fēng)化破碎，原生裂隙擴(kuò)展，巖層結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切滑動(dòng)破壞，淺部圍巖發(fā)生塑性破壞，自穩(wěn)能力減弱，頂板產(chǎn)生網(wǎng)包和支護(hù)體破斷。在風(fēng)化作用下頂板裂隙持續(xù)擴(kuò)展，直接頂板泥巖發(fā)生碎脹變形，淺部承載結(jié)構(gòu)消失，錨桿基本喪失承載作用，錨索由早期加固支護(hù)構(gòu)件被動(dòng)起到懸吊作用。失穩(wěn)巖層僅靠支護(hù)體懸吊于上方巖層，水平應(yīng)力引起的水平剪切變形引發(fā)支護(hù)體剪切破壞。離層圍巖繼續(xù)發(fā)生塑性破壞，垂向裂隙非常發(fā)育，支護(hù)體難以懸吊破碎圍巖重量，支護(hù)系統(tǒng)徹底失效，離層的圍巖在自重作用下將會(huì)發(fā)生冒落，復(fù)用巷道圍巖破壞運(yùn)移過程如圖3所示。

圖3 復(fù)用巷道圍巖運(yùn)移過程

2 柔模墩柱輔助支護(hù)技術(shù)與原理

上區(qū)段工作面回采后，沿采空區(qū)邊緣至復(fù)用巷道之間的煤柱受側(cè)向采動(dòng)應(yīng)力影響，處于塑性區(qū)及彈性區(qū)應(yīng)力升高部分，一方面煤體完整度受到破壞，另一方面處于高應(yīng)力之下，使得煤柱的承載能力下降?；夭梢鸬膫?cè)向頂板破斷，復(fù)用巷道處于巖層斷裂的影響范圍之內(nèi)，需要承受斷裂部分巖層的高載荷作用，這種情況下區(qū)段煤柱給分擔(dān)的支撐力有限，復(fù)用巷道圍巖破壞嚴(yán)重，普通初始支護(hù)難以維持巷道穩(wěn)定。因此，復(fù)用巷道在上工作面開采過程中內(nèi)采取外部支護(hù)措施尤為必要。

復(fù)用巷道內(nèi)采用新型高強(qiáng)的柔模墩柱進(jìn)行外部支護(hù)，可在煤柱塑性破壞后分擔(dān)區(qū)段煤柱承擔(dān)的頂板載荷，緩解巷道的動(dòng)壓現(xiàn)象，維持巷道圍巖的相對穩(wěn)定。巷道內(nèi)增加墩柱支護(hù)后，與原始錨桿索支護(hù)構(gòu)件共同提供復(fù)用巷道內(nèi)的均布載荷支撐力qz，與區(qū)段煤柱極限平衡區(qū)段的支撐力q1以及彈性區(qū)段支撐力q2共同支撐該范圍內(nèi)頂板載荷，復(fù)用巷道板破斷特征與受力分析如圖4所示。由于上覆承巖層載荷、煤柱的承載能力受具體地質(zhì)條件影響，為不可變因素。復(fù)用巷道的圍巖穩(wěn)定分析主要是分析煤柱穩(wěn)定性、并從加強(qiáng)巷內(nèi)支護(hù)方面考慮。

圖4 復(fù)用巷道板破斷特征與受力分析

2.1 煤柱穩(wěn)定性

側(cè)向區(qū)段煤柱中的應(yīng)力(主要分析垂直應(yīng)力)為工作面開采造成頂板破斷帶來的開采附加應(yīng)力和原巖應(yīng)力之和，其表達(dá)式為[19]：

σy(t)=σz(t)+γh(1)

式中，σy(t)為側(cè)向煤體中垂直應(yīng)力，MPa；σz(t)為頂板破斷在側(cè)向煤體中引起的開采附加應(yīng)力，MPa；γ為巷道頂板容重，kN/m3；h為巷道采深，m。

其中煤柱的穩(wěn)定性和支撐力主要分為兩部分，極限平衡區(qū)內(nèi)煤體若完全進(jìn)入塑性屈服狀態(tài)時(shí)，承載能力下降嚴(yán)重，若區(qū)段煤柱留設(shè)過短，則復(fù)用巷道需要承載的頂板載荷很大，巷內(nèi)支護(hù)不足則有發(fā)生冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)。將側(cè)向區(qū)段煤柱作為整體進(jìn)行分析，當(dāng)煤體的抗壓強(qiáng)度小于垂直應(yīng)力，煤體邊緣將發(fā)生剪切破壞，根據(jù)莫爾-庫倫準(zhǔn)則，整體設(shè)為塑性區(qū)，煤體設(shè)為均質(zhì)連續(xù)體，則靠近采空區(qū)的極限平衡區(qū)的力學(xué)模型如圖5所示。

圖5 區(qū)段煤柱極限平衡區(qū)段力學(xué)模型

根據(jù)邊界條件，可求得極限平衡區(qū)的寬度為[20]：

式中，L0為極限平衡區(qū)寬度，m；M為煤層開采厚度，m；λ為側(cè)壓系數(shù)；K為應(yīng)力集中系數(shù)；γ為巷道頂板容重；h為巷道采深，m；Px為幫部支護(hù)力，N；CS為煤體殘余黏聚力，N；φs為幫部殘余內(nèi)摩擦角，(°)。

結(jié)合煤的殘余強(qiáng)度與單軸抗壓強(qiáng)度的關(guān)系，可得出側(cè)向煤體極限平衡區(qū)內(nèi)支承壓力計(jì)算式：

式中，q1為極限平衡區(qū)煤柱的支承壓力，MPa；σc為煤體的抗壓強(qiáng)度，MPa；h為巷道采深，m；fin為煤層與頂?shù)装鍖用骈g的摩擦系數(shù)；φin為煤層與頂?shù)装鍖用骈g的內(nèi)摩擦角，(°)。

2.2 巷內(nèi)柔模墩柱支護(hù)強(qiáng)度

設(shè)復(fù)用巷道內(nèi)增加柔模墩柱支護(hù)的強(qiáng)度(單個(gè))為[qz]，與原始錨桿索支護(hù)構(gòu)件共同提供空巷內(nèi)的均布載荷支撐力qz，根據(jù)載荷適應(yīng)性可知，墩柱支撐強(qiáng)度[qz]需滿足式：

n[qz]+q0L2+q2L1+q1L0+F-γZ∑hi(L0+L1+L2)-γKhkL=0(4)

式中，n為單位長度內(nèi)截面積內(nèi)墩柱數(shù)量，根；[qz]為柔模墩柱支護(hù)的強(qiáng)度，kN；q0為復(fù)用巷道初始支護(hù)強(qiáng)度，kN；q1為煤柱極限平衡區(qū)支撐強(qiáng)度，kN；q2為煤柱彈性段支撐強(qiáng)度，kN；F為采空區(qū)矸石對關(guān)鍵巖塊2的支撐力，kN；γZ，γk分別為直接頂、基本頂?shù)娜葜?，kN/m3；∑hi為直接頂厚度，m；hk為關(guān)鍵巖塊厚度，m；L為關(guān)鍵巖塊2的跨度，m；L0為極限平衡區(qū)寬度，m；L1為煤柱彈性段寬度，m；L2為復(fù)用巷道寬度，m。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程背景

王坡煤礦主采3#煤層，采用盤區(qū)式布置，間隔跳躍開采，因此部分工作面形成孤島工作面，礦壓較大，對支護(hù)和回采均造成不同程度的影響。為避免后期再出現(xiàn)孤島工作面，現(xiàn)嘗試順序開采。以3308工作面為例，由于采用雙巷布置，為了避免采掘緊張，提前施工了3306運(yùn)輸平巷，與3308回風(fēng)平巷間留設(shè)煤柱40 m，巷道布置如圖6所示。此巷道在3308工作面回采后作為復(fù)用留巷為3306工作面繼續(xù)服務(wù)。因此3306運(yùn)輸平巷要經(jīng)受兩次動(dòng)壓影響，巷道維護(hù)較為困難。

圖6 3308工作面周圍巷道布置

由于直接頂板巖層間夾雜軟弱結(jié)構(gòu)面，層間結(jié)構(gòu)面位置易發(fā)生剪切破壞和離層擴(kuò)容變形。長時(shí)間風(fēng)化作用下，泥巖破碎塊狀化形成大面積網(wǎng)兜，巷道圍巖整體性和完整性變差，宏觀變形表現(xiàn)為頂板彎曲下沉、淺部離層。巷道變形特征表現(xiàn)為頂板形成大的“網(wǎng)包”、頂板下沉、圍巖離層、錨索破斷、頂板冒落。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，王坡煤礦對復(fù)用巷道頂板主要采用木垛進(jìn)行輔助支護(hù)，如圖7所示，由于這種支護(hù)屬于被動(dòng)支護(hù)，效果并不理想，頂?shù)装逡平看螅糠謪^(qū)域斷面幾乎閉合。

圖7 木垛支護(hù)圍巖變形情況

根據(jù)煤柱護(hù)巷圍巖失穩(wěn)破壞機(jī)理提出利用強(qiáng)力柔模墩柱進(jìn)行巷道支護(hù)的總體思路，利用墩柱進(jìn)行巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)，減小煤柱塑性區(qū)增大導(dǎo)致的巷道實(shí)際跨度增加，增大巷內(nèi)支護(hù)強(qiáng)度，提高巷道抵抗采動(dòng)應(yīng)力影響導(dǎo)致變形的能力。

3.2 柔模墩柱布置方案

3.2.1 充填墩柱基坑設(shè)計(jì)

由于3306運(yùn)輸巷巷高3.4 m，直接底為煤，強(qiáng)度較低，在礦山壓力的作用下易產(chǎn)生底鼓，影響巷旁柱墻支護(hù)的穩(wěn)定性，且巷旁支護(hù)必須澆筑在實(shí)底上，結(jié)合現(xiàn)場底鼓情況，設(shè)計(jì)底板清理寬度為1000 mm，高度為800 mm。

3.2.2 巷旁充填材料選擇

充填料配合比的設(shè)計(jì)以確保墩柱強(qiáng)度、提高早期強(qiáng)度為原則。根據(jù)現(xiàn)場情況，確定3306運(yùn)輸巷柔模內(nèi)充填料選用高水速凝材料，由A料、B料雙料特種水泥混合組成，實(shí)際水固比(質(zhì)量比)2∶1。墩柱整體由約束套管、柔模袋、高水材料組成，將濕料泵注于約束套管內(nèi)，在套管的約束下形成三向受力的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)體，能抑制高水材料壓縮過程中裂隙的產(chǎn)生及擴(kuò)展。

3.2.3 墩柱支護(hù)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮墩柱支護(hù)體支護(hù)強(qiáng)度的影響因素，主要為材料強(qiáng)度、承載環(huán)境和尺寸效應(yīng)三方面。經(jīng)驗(yàn)證施工采用的水灰比2∶1的高水充填材料能夠滿足強(qiáng)度需求；由于墩柱的抗壓能力明顯大于抗剪能力，且強(qiáng)度隨著施加圍壓的增加逐漸增大，考慮承載垂直應(yīng)力可將承載能力發(fā)揮至極限，設(shè)計(jì)墩柱垂直安裝，同時(shí)安裝位置偏向圍壓較大的上區(qū)段采空區(qū)的一側(cè)。此外，墩柱的承載能力和強(qiáng)度具有明顯的尺寸效應(yīng)，劉寶琛院士提出一種圓柱試件基于抗壓強(qiáng)度的尺寸效應(yīng)指數(shù)函數(shù)形式的經(jīng)驗(yàn)公式[21]：

σc=σm+αce(-βcD)(5)

式中，σc為受力直徑為D的巖石試件的單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；σm為巖體強(qiáng)度，MPa；αc、βc為取決于巖石性質(zhì)及其中天然缺陷狀態(tài)的待定參數(shù)。

根據(jù)公式(5)，當(dāng)高徑比為2時(shí)，試件抗壓強(qiáng)度區(qū)域極限穩(wěn)定值，但多數(shù)情況下，墩柱高徑比很難控制在2左右，一般達(dá)到3.5～5.5。

通過模擬得知，墩柱具備一定的塑性變形能力，在變形初期，基本不影響承載，外觀無明顯變化。墩柱承受的極限應(yīng)變超過其承載能力時(shí)，頂部先發(fā)生塑性破壞，進(jìn)而向下擴(kuò)展?；诖耍岢鼍植考訌?qiáng)的思路，在墩柱頂部和底部分別增加鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行具備加強(qiáng)，如圖8所示。

圖8 柔模墩柱頂?shù)撞抗拷罴庸趟悸?/p>

無鋼筋結(jié)構(gòu)變形首先表現(xiàn)為頂部應(yīng)力集中區(qū)的破壞。而采用箍筋局部加強(qiáng)后的墩柱在相同應(yīng)力條件下墩柱頂部應(yīng)力集中區(qū)未出現(xiàn)破壞，整體結(jié)構(gòu)完好，說明采取的局部加強(qiáng)措施，有效提高了墩柱承載能力。圖8中出現(xiàn)的傾斜現(xiàn)象與模型設(shè)置有關(guān)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，墩柱套管模具與巷道頂板緊密固定，破壞前不會(huì)出現(xiàn)傾倒現(xiàn)象。

基于上述分析，對墩柱進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，為了在現(xiàn)場條件下最大能力地發(fā)揮墩柱承載能力和適應(yīng)性，形成新型強(qiáng)力墩柱模型。最終確定的巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)采用直徑?800 mm、高度4200 mm的高水材料柔模充填式墩柱，墩柱靠近煤柱側(cè)交叉布置，墩柱間中心距2200 mm，靠近煤柱側(cè)幫第一排墩柱中心距巷幫距離為1200 mm，靠近煤柱側(cè)幫第二排墩柱中心距巷幫距離為2500 mm，墩柱布置如圖9所示。根據(jù)地面1∶1等比例模型強(qiáng)度試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)可知，高水充填材料水灰比2∶1條件下1 d抗壓強(qiáng)度在5 MPa以上，所設(shè)計(jì)的直徑800 mm的強(qiáng)力支柱抗壓強(qiáng)度也將近5 MPa。

圖9 強(qiáng)力柔模墩柱布置(mm)

3.2.4 柔模墩柱施工工藝

柔模墩柱施工工藝：材料運(yùn)輸、維護(hù)頂板、清理底板→固定鋼筋籠和箍筋→人工立?！鷶嚢柚茲{→接管輸送→注漿→拔管清洗泵、管路，具體施工流程如圖10所示，現(xiàn)場施工效果如圖11所示。

圖10 柔模墩柱施工流程

圖11 現(xiàn)場施工效果

4 工程應(yīng)用效果分析

4.1 支護(hù)效果

為了驗(yàn)證強(qiáng)力柔模墩柱對巷道的支護(hù)效果，在3308工作面回采過程中對巷道表面位移進(jìn)行監(jiān)測，分析巷道圍巖變形及基本頂控制效果。由于墩柱支護(hù)試驗(yàn)段位于距巷口1100 m所在區(qū)域，選取該處的測站進(jìn)行分析，圍巖變形情況如圖12所示。

圖12 典型測點(diǎn)隨采圍巖變形情況

由圖12可知，3306運(yùn)輸巷(復(fù)用巷道)圍巖移近量表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：①超前工作面巷道圍巖變形量小，工作面開采對復(fù)用巷道的影響范圍約超前200 m；②復(fù)用巷道滯后50 m范圍內(nèi)圍巖變形量增長速度快，主要由于采動(dòng)引起側(cè)向頂板破斷導(dǎo)致的來壓，此段應(yīng)為復(fù)用巷道進(jìn)行維護(hù)和重點(diǎn)支護(hù)的區(qū)域；③滯后工作面50 m后圍巖又趨為穩(wěn)定、圍巖變形量增長緩慢，主要由于頂板垮落充填采空區(qū)，應(yīng)力環(huán)境相對穩(wěn)定；④雖然柔模墩柱有效緩解和頂板和兩幫變形嚴(yán)重問題，但由于采動(dòng)應(yīng)力的影響，復(fù)用巷道的底鼓情況仍比較嚴(yán)重，下一步應(yīng)采取針對措施進(jìn)行維護(hù)。

采取強(qiáng)力墩柱支護(hù)前后圍巖變形情況如圖13所示。通過對比可知：隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，采用柔模強(qiáng)力墩柱能夠有效緩解復(fù)用巷道圍巖變形嚴(yán)重的問題；即使在動(dòng)壓影響最為嚴(yán)重的區(qū)域，仍能使頂板變形量維持低水平，并逐漸趨于穩(wěn)定。

圖13 采取強(qiáng)力墩柱支護(hù)前后圍巖變形情況

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

王坡煤礦以往對復(fù)用巷道頂板主要采用木垛進(jìn)行輔助支護(hù)，打設(shè)一個(gè)木垛約需成本5688元，而采用該柔模墩柱的支護(hù)方法，每處只需各項(xiàng)成本共計(jì)3937元，節(jié)省支護(hù)成本1751元。在3306運(yùn)輸巷已運(yùn)用的區(qū)域，已累計(jì)節(jié)省4萬余元。若推廣至整條復(fù)用巷道，可節(jié)省支護(hù)成本117萬余元，在提升支護(hù)質(zhì)量的同時(shí)，大大降低了支護(hù)成本。

5 結(jié) 論

1)分析了側(cè)向采動(dòng)應(yīng)力對雙巷掘進(jìn)復(fù)用巷道的影響作用，揭示了復(fù)用巷道圍巖運(yùn)移的變形規(guī)律以及破壞機(jī)理，提出了強(qiáng)力柔模墩柱支護(hù)的支護(hù)策略，建立了復(fù)用巷道巷內(nèi)墩柱支護(hù)的力學(xué)模型，理論計(jì)算了墩柱所需滿足的支護(hù)力載荷要求。

2)以王坡煤礦3306運(yùn)輸巷的支護(hù)問題為工程背景，應(yīng)用了柔模墩柱支護(hù)技術(shù)，分析了墩柱支護(hù)的各項(xiàng)參數(shù)，確定了靠近煤柱側(cè)交叉布置墩柱的應(yīng)用方案。

3)巷道圍巖位移監(jiān)測表明墩柱支護(hù)段圍巖變形量明顯下降，強(qiáng)力墩柱能夠有效緩解復(fù)用巷道變形嚴(yán)重問題，維護(hù)圍巖的穩(wěn)定性；通過與原木垛支護(hù)進(jìn)行對比表明墩柱支護(hù)能夠在提高支護(hù)效果的同時(shí)極大地節(jié)省支護(hù)成本。