实测软岩巷道变形速度表明:巷道开挖后变形速度可划为3个阶段,即减速变形阶段、近似性的恒速变形阶段和加速变形阶段.当进入加速变形阶段时,岩体本身结构改变,产生裂纹,强度明显降低.因此,一次支护后巷道变形进入恒速变形阶段是相对于一次支护条件下,塑性区发展及围岩体力学性质发挥到最大能力时的状态,也是二次支护的最佳时间.实际工程问题中,二次支护时间可根据变形速度实测确定.程村矿巷道二次支护一般在20 d后进行.
5 支护效果
支护方式采用了全断面大刚度高强度的料石碹作为二次支护,已经释放大部分变形能的围岩位移受到限制,巷道变形速度降低较快并维持在较低值,说明了锚网喷一次支护让压,料石碹大刚度高强度的二次支护是成功的.图3为锚网喷一次支护变形到1mm/d左右时,对巷道实施全断面大刚度高强度料石碹支护后的巷道两帮变形速度线,已施工1 a多,变形速度接近0.08 mm/d,正在持续减小,巷道围岩稳定,支护效果好.
6 结 论
通过对破碎、软岩巷道二次支护进行分析,提出了锚网喷一次支护和料石碹支护时的力学模型,为现场支护参数的确定提供了依据,并取得了良好的效果,得出了程村矿二次支护的最佳实施时间及软岩破碎巷道大刚度、高强度二次支护围岩稳定的原则.
1)巷道初期一次支护适度变形,一次支护让压围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡,充分发挥围岩承载能力;变形的合理值是围岩移近速度逐步降至稳定值;若变形继续发展,会造成塑性区扩大、岩体应力减小,围岩状态趋于恶化;
2)大刚度高强度二次支护可阻止围岩松动圈的继续发展,避免围岩状态恶化、承载能力降低及巷道周边岩体应力处于瞬时强度时的临界状态;并优化岩体的应力状态,减少巷道岩体偏应力,控制黏弹性区应力向稳定的流变停止应力状态转化,黏弹性区围岩体应力状态逐步降至长期强度;
3)在围岩松软破碎的巷道里,低刚度的二次支护难以阻止岩体流变变形的发展,软岩二次支护应避免采用锚网喷、锚索、注浆等加强支护的方式.