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　　【摘要】基于五阳煤矿7603孤岛工作面工程地质概况，进行现场调研并分析了运输巷掘进过程中出现两帮"平移"大变形的机理，得出巷道围岩变形机制是构造应力型(IIA)和重力型机制(IIB)+弱层走向型机制(IIIBA)+层理走向型机制(IIICA)+随机节理型机制(IIIE)的复合变形力学机制；运用变形力学机制转化原理，提出"携顶底，控两帮"的支护思路，进而提出了新的支护方案。运用FLAC3D数值模拟对比分析了新方案与原方案的支护效果，新方案塑性区发育较原方案少106.5m2单位面积；新方案顶底板移近量较原方案减少了65.4%,两帮移近量减少了78.9%,新方案可以有效控制围岩两帮平移大变形。工业性试验表明，运输巷道的顶底板最大移近量约250mm,两帮最大移近量仅有350mm,分别比原支护方案减小45.9%和79.2%;两帮锚杆受力在110?160kN之间，锚索受力值约为300kN,均在15d前后趋于稳定，巷道围岩得到了有效控制，能够满足通风和安全生产需要。
　　【关键词】孤岛；力学机制；移近量；平移
　　由于工作面开采接替需要，早在20世纪70-80年代，我国各大矿区就陆续有了孤岛工作面的开采先例，因为孤岛工作面周围均是采空区[1-2]，就会在孤岛工作面煤层内形成应力集中区，工作面垂直应力明显增大，巷道支护难度显著增加，如果此时顺序接替的上一个工作面还未开采完毕，而下一个工作面回采巷道正在掘进，就形成了孤岛动压巷道。郑柏生等[3]根据付村煤矿209孤岛工作面具体工程实际，提出了空间斜拉锚索控制巷道变形。臧龙等[4]针对许幢煤矿孤岛面巷道变形破坏特征，采用棚索协同支护+全断面注浆加固+底板高强锚网索支护的全断面联合支护技术有效控制了巷道变形。赵鹏等[5]等通过数值计算指出煤壁受到了垂直应力以实体煤为支点的力矩作用，提出巷道两帮的变形主要是剪切变形。华心祝等[6]指出锚网索和注浆加固联合支护可有效地控制孤岛工作面沿空巷道围岩的变形。
　　回采巷道变形是孤岛工作面正常回采的主要问题之一，尤其是在围岩较软弱、地质构造应力显著、邻近工作面存在动压问题时更为突出。对于巷道两帮大变形控制，要在充分认识两帮变形机理的基础上，提出具有针对性的控制措施，才能达到控制两帮变形和保障良好经济效益并行的目的。
　　1工程地质概况
　　五阳煤矿开采对象主要为山西组中下部3#煤层。7603工作面位于76采区，7603工作面上下相邻7601和7605工作面，7601工作面已经回采完毕，7605工作面即将回采结束，而7603工作面运输巷正在掘进，7603工作面运输巷掘进头与7605回采面相距约100m，工作面相对位置关系如图1。7603运输巷巷道断面为倒梯形，巷宽5.5m，下帮高3.5m，上帮高约4.2m;原支护形式为锚网喷+锚索支护，巷道顶板为7根锚杆，间距850mm，顶部锚杆规格少22mmXZ2400mm，锚杆垂直于顶板布置；上帮5根锚杆，间距950mm，下帮4根锚杆，间距为1000mm，帮部锚杆规格022mmXL2400mm，锚杆排距为900mm，两帮锚杆均水平布置；在原支护基础上巷道两帮发生严重的向巷内"平移"现象，影响生产和安全。工作面埋深429?514m，最大水平主应力15.16MPa，最小主应力8.30MPa，垂直主应力11.25MPa;煤层赋存稳定，平均厚6.2m，抗压强度16.25MPa。伪顶为碳质泥岩，厚0.24m，抗压强度22.25MPa;直接顶为泥岩，厚1.64m，抗压强度15.6MPa;基本顶为泥砂岩互层，厚9.20m，抗压强度54.2MPa;直接底为砂岩及泥岩，厚1.52m，抗压强度16.25MPa;老底为砂岩及泥岩，厚11.00m，抗压强度36.3MPa。
　　2巷道变形机制
　　2.1巷道变形破坏特征
　　7603运输巷在原支护形式下，围岩两帮产生"平移"大变形破坏现象，由现场实测数据分析后可知该巷道大变形有以下主要特征：
　　1)两帮破坏范围大，运输巷的左边是保护煤柱，右边是实体煤，左帮的变化量稍大于右帮的变化量，约为0.9m,两帮的移近量最大可达2m以
　　上。
　　2)顶板和底板变形较小，底鼓量稍大于顶板下沉量仅为0.3m,顶底板的移近量仅0.5m。
　　3)两帮上角处出现明显挤压破坏现象，帮部煤体在鼓出"平移"的同时，帮部金属网的"网兜"现象严重并伴有脱皮掉渣的片帮现象。
　　4)两帮锚杆受力变现明显，出现锚杆端部和托盘直接被拉入帮部煤体现象，并且托盘出现不同程度的扭曲变形；局部出现锚杆端部和托盘随帮部煤体鼓出现象，表明锚杆锚固已经失效。
　　2.2巷道变形机理分析
　　1)垂直应力作用
　　最大水平应力理论[7-8]认为：深层矿井的水平应力常常大于垂直应力，垂直应力的矿压显现主要体现在两帮的破坏，而水平应力主要向顶板和底板转移，体现为顶板下沉和底鼓。7603工作面一侧的7601工作面已经回采完毕，另一侧的7605工作面也即将回采结束，2个工作面均在7603工作面上方的岩层中形成了较高的应力集中现象，使7603回采巷道区域的垂直应力迅速增加，应力集中系数达到了1.5左右，造成巷道两帮变形量增大，出现两帮"平移"的大变形现象。
　　2)采动动压扰动作用
　　由于7603运输巷一侧为7605回采工作面，且7605回采工作面仍在回采中，采空区上覆岩层运移仍未停止，且2个工作面之间区段煤柱留设较小，7603运输巷必定受到邻近工作面的动压影响[9-12]，巷道围岩稳定性降低，巷道围岩变形明显增大。
　　3)大断面效应
　　大断面巷道[13-15]与常规巷道相比支护难度明显增大，巷道变形破坏主要表现为严重片帮、底鼓量明显加大和冒顶严重，围岩控制参数要求明显提高。不同的埋深、不同矿区地质条件，大断面的界定标准也不尽相同，基本上断面面积达16.5m2以上即为大断面。五阳煤矿7603工作面运输巷断面面积为21.175m2,远大于16.5m2,故五阳煤矿7603运输巷为大断面巷道，大断面效应明显。
　　4)"两硬一软"岩层作用
　　根据地质报告中提供的巷道围岩力学参数可知，基本顶泥砂岩互层和老底砂岩及泥岩的抗压强度均明显大于煤层的抗压强度，是明显的"两硬一软"岩层，"两硬一软"岩层作用明显。"两硬一软"巷道，由于煤层为软岩，在巷道掘进过程中，顶板下沉和底鼓均不明显，巷道变形主要体现在两帮的大变形，在应力作用下煤层受到顶底板的挤压，两帮出现鼓出大变形、两帮上顶角和下底角明显破坏、片帮和网兜现象严重、锚杆端部与托盘直接被拉入煤体形成凹陷等破坏特征[16-17]。
　　3巷道稳定性控制对策
　　3.1变形力学机制转化