厚煤层巷道岩层断裂结构诊断与分层注浆协同控制研究

《Scientific Reports》：Diagnosis of rock fracture structure in thick coal seam roadway and research on coordinated control of layered grouting

　　

摘要

为解决厚煤层中由原生裂隙和开采引起的裂隙所导致的传统支护失效及巷道不稳定问题，本研究以水帘洞煤矿ZF3806工作面为工程背景，探讨了顶板裂隙特征及分层注浆支护机制。通过通道波CT、微震监测、钻孔取芯及钻孔成像技术，发现该顶板结构具有浅层破碎和深层微裂隙的特点。通道波衰减异常被解读为潜在的裂隙带，并通过微震及钻孔数据进一步验证。基于此分析，研究提出了一种分层注浆支护方法：表层锚杆注浆可迅速将破碎的顶煤固化成承重结构，而深层锚索注浆则能加固更深层的裂隙带，并将其与相对稳定的地层连接起来，形成叠加梁式承重结构。物理模拟结果显示，与原有支护方案相比，模型顶板的最大沉降量从8.4毫米降至2.0毫米。现场监测也表明，处理后表层与深层顶板间的距离分别从184毫米降至254毫米，以及从45毫米降至55毫米，处理后的最大顶板整体位移约为0.12米。实验室指标与现场指标虽属于不同的力学参数，但共同证明了分层注浆支护在重建裂隙巷道顶板承重结构方面的有效性。