缺陷转移技术

4.5　缺陷转移技术

影响巷道顶底板稳定性的因素：

(1)顶底板岩层截面形状；

(2)巷道宽度；

(3)巷道围岩约束条件；

(4)岩石力学性质。

由于具体煤层条件下巷道层位、尺寸及形状已经确定，其截面形状、围岩力学性质基本确定，因此具体分析巷道围岩约束条件和巷道宽度对冲击地压的影响程度。

4.5.1　顶板缺陷转移技术

(1)约束条件分析

在有构造应力的原始应力场开掘维护巷道，巷道变形和破坏首先是构造应力的作用。与单一重力原始应力场不同，巷道的破坏将首先从顶底板的屈曲破坏开始。

从巷道的顶底板的屈曲破坏的临界值公式为：

从屈曲破坏公式中所含参量可知，改变μ值能直接影响临界力的大小，改变μ值意味着改变顶底板的约束条件。

从屈曲破坏的力学系统可知，给系统增加支撑点，将μl值减小，从而大幅度提高顶底板发生屈曲破坏的临界值。

构造应力场内掘进巷道时，对于开挖的巷道允许增加支护体的条件下，在巷道中部支设一排高阻力液压支柱，可将顶底板屈曲破坏临界值提高近一倍；对于开挖的巷道不允许增加支护体的情况下，考虑在巷道顶板中部打一排高强度锚索，当顶板岩层较软的情况下，在顶板岩层中采用锚网整体支护，首先提高顶板截面惯性矩，然后再打锚索。

采用支设液压支柱和安装高强度锚索支护抗击构造应力场内冲击地压的支护示意图见图4-18所示，其力学结构模型见图4-19所示。

图4-18　支护形式

图4-19　力学模型

(2)缺陷转移技术

锚索让压起到两层作用：一是让压驱使下位岩层破坏，成为缺陷层结构，上部岩层出现裂隙型缺陷，造成构造应力整体转移到上部岩层；二是锚索作用力保持在一定数值以上，保持约束条件不转化，减少顶板发生屈曲破坏的可能。

4.5.2　底板缺陷转移技术

图4-20为应力分布转移原理示意图，在底板煤层开掘卸压槽，人为制造工程缺陷，切断了水平应力的传递，使煤层的水平应力向连续的底板深处的坚硬岩层移位。开挖卸压槽前，构造应力在底煤存在，如图4-20中N′；开挖后，构造应力解除，转移到底板岩层，如图5中N，而顶板应力向深部转移(由Ⅰ转移到Ⅱ)。

卸压槽为巷道底鼓变形预留一定的空间，破碎岩石被压缩密实过程中，底板能量得到缓慢释放，底煤缓慢底鼓有利于释放底板集中的高应力，使巷道处于应力降低区，有效防止了冲击破坏的发生。在此基础上，采用两帮爆破卸压、大直径钻孔卸压来减小两帮的垂直应力或使两帮垂直应力向深部转移，可以减小底板水平应力、增大底板能量的释放范围，也可有效防止冲击地压的发生。

Ⅰ-卸压槽开挖前应力分布；Ⅱ-卸压槽开挖后应力分布

图4-20　底板卸压槽应力分布示意图