滑动构造区极松散煤巷围岩大变形控制机制试验研究

为研究滑动构造区极松软煤层巷道围岩大变形控制机制，综合运用现场调研、理论分析、数值模拟和物理模拟试验等方法，分析极松软煤层巷道支护–围岩系统失稳机制，自主设计大比例尺真三维锚固模型试验系统，并对比研究巷道在低预应力锚杆配合钢塑网护表、高预应力锚杆配合钢塑网与钢筋编织网联合护表2种围岩控制条件下，经受掘进、采动影响过程中围岩应力、锚杆锚固力、围岩体变形的演化规律。结果表明：(1) 巷道围岩失稳模式为：锚杆之间松软煤体是锚固作用薄弱区，在围岩载荷作用下首先发生破坏，逐渐产生极不均匀大变形，继而引起锚固围岩系统整体渐进失稳。(2) 掘进影响阶段，巷道围岩变形量较小，在较差的围岩控制条件下，巷道浅部0～1.64 m范围围岩径向应力、切向应力出现不同程度降低；而支护初期施加较高的锚杆预紧力和护表强度，可以直接有效地提高巷道浅部围岩的应力水平，使得锚固体具有较强承载能力，巷道浅部围岩应力降低程度相对减小，且围岩径向应力出现降低的范围由0～1.64 m减小到0～1.24 m。经受采动影响后，锚固围岩应力增加量相对提升25.0%～51.8%。(3) 采动影响作用下巷道围岩迅速产生强烈变形，尤其锚杆之间围岩产生类似“锥形”的极不均匀大变形区域。在较差锚固作用条件下，浅部围岩不断破碎、局部流失，锚杆轴力急剧升高之后缓慢下降；但在较好的锚固条件下，巷道围岩完整性良好，锚杆之间围岩出现极不均衡大变形的范围明显减小，锚杆轴力急剧升高后继续稳步增加，巷道围岩整体位移量也相对减少31.9%。