软岩巷道挠曲型底鼓机理与底板桩基控制技术

摘要

以兴安矿四水平18层南轨道巷为背景,针对高应力条件下软弱底板挠曲型底鼓支护难题,研究了挠曲型底板围岩的破坏特征,提出了钢管混凝土底板桩基支护形式。首先基于板的挠度理论和虚功原理,建立了底板桩基支护条件下挠曲型底板的失稳判据,研究了底板桩基的支护机理。然后通过数值分析方法,研究了设计参数对支护效果的影响及支护后的底板应力分布规律。结果表明,底板围岩的高应力和围岩强度不足是引发巷道底板失稳的主要原因,改善底板围岩应力环境和强化底板围岩是挠曲型底鼓治理的关键;底板桩基的几何参数和桩间距是决定极限阻隔抗力的关键因素,桩长宜采用0.4 R~0.6 R(R为塑性区半径)嵌固深度,底板桩基钻孔方向应与巷道截面等效圆半径一致或偏向垂直位移方向。根据底板桩基现场应用试验结果,底板桩基对巷道底板围岩的挤压应力有较好的阻隔效果,可较好地控制底板及两帮变形,提高巷道稳定性。该技术可以为类似条件下的巷道底鼓支护提供参考。