JS复合型软岩顶板条件下煤巷锚网支护技术

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.04.002 第27卷第4期 北京科技大学学报 VoL27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ag.2005 JS复合型软岩顶板条件下煤巷锚网支护技术 王树仁》何满潮3范新民刃 1)中国地质大学岩土与地热工程创新基地，北京1000832)中国矿业大学（北京）岩土工程研究所，北京100083 摘要基于现场实践及工程地质调查，结合工程地质理论与大变形力学原理，确认了镇城 底矿煤巷顶板具有节理化软岩的特点，并具有膨胀型和结构变形型的复合型变形力学机制 应用有限差分程序FLAC”,进行了软岩顶板复合型变形力学机制向单一型转化的力学对策 和支护参数优化的模拟分析，提出了锚网素联合支护形式和支护顺序，经现场工业性试验， 成功解决了在采动压力下煤巷软岩项板难以支护的难题. 关键词软岩：支持：锚网：数值模拟：大变形 分类号TD353.6 锚杆支护技术已在国内外煤矿行业得到了 井田含煤地层为石炭系太原组和二迭系山 普遍应用，成为煤矿发展高产、高效矿井建设必 西组，煤层总厚16.27m,其中主要可采煤层为2“， 不可缺少的配套技术.在西山矿区镇城底矿推广 3和8煤层，为肥煤和焦煤 该项技术存在以下主要问题： 笔者对该矿南翼二采区的22202回采面进行 (1)1989年10月，在试用锚杆支护过程中，曾 锚网支护技术研究，该工作面整体呈向斜构造形 发生过一次较大范围的冒顶，导致多人伤亡， 态，煤层倾角为2~6°，平均为5°左右，开采深度 (2)镇城底矿与西山矿区其他矿相比地质条 300400m,煤层厚度为3.9-5.3m,平均4.5m.预 件更复杂，推广使用锚杆支护存在技术难度. 计该面沼气涌出量0.72mt',煤尘爆炸指数 (3)沿用传统的架棚支护，存在经济上浪费， 30.31%,有爆炸危险性，煤层自然发火系数为Ⅲ 工人劳动强度大，不能根本解决巷道变形日趋严 级.回采巷道断面设计为矩形，掘进宽度3.0m, 重的局面. 高度2.5m,净断面积7.5m2.2*和3煤层的顶、底 可见，研究适合镇城底矿复杂顶板条件下的 板岩性柱状如图】所示.煤层的直接顶为细砂 锚杆支护技术，对镇城底矿的安全生产和进一步 岩，节理裂隙发育，淋水较大 提高经济效益，具有十分重要的意义， 地层岩柱性状 煤层及 层原偏 岩性描述 单位 1:2000 标志层 1工程地质构造 412 深灰色砂质泥岩 2.15 灰白色中砂岩 镇城底矿位于太原西山煤田的西北边缘. 0.50 1煤 123 灰白色细砂岩 井田南北长约6.5km,东西长约8km,面积为 115 深灰色砂质泥著 22.7m. 2.17 2炉煤 从区域构造上看，西山煤田位于新华夏系第 025 灰黑色炭质泥岩 133 3煤 三隆起带与祁吕贺兰山字型构造东翼以及阳曲 0.65 灰色细砂岩 一孟县纬向构造带的复合交接部位，形成了以断 090 4"煤 0.60 层为主纵横交错切割的复杂地质构造. 灰黑色砂质泥岩 045 4煤 113 深灰色粉砂岩 收稿日期：200406-10修回日期：200409-10 137灰色细砂岩 基金项目：国家自然科学基金重大项目N0.50490270)和教育 部科学技术研究重大项目基金No.10405) 图1煤层顶、底板岩性柱状图 作者简介：王树仁(1968一)，男，博士研究生 Fig.I Geological section of coal seams

第 2 7 卷 第 4 期 2 0 05 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n vi e路 tiy o f s cie o e e a n d l七c五n o l o gy B jei ni g 、 b L2 7 N 0 . 4 A u g . 2 0 0 5 J S 复合型软岩顶板条件下煤巷锚网支护技术 王 树仁 ” 何满 潮 ’ ,2) 范新 民 ” l) 中国地质 大学岩 土与地 热工 程创 新基地 , 北 京 10 0 0 83 2) 中 国矿业 大学 (北 京 )岩 土工 程 研究 所 , 北 京 10 0 0 83 摘 要 基 于现场 实践 及工 程地质 调 查 , 结合 工程 地质 理论 与大变 形力 学原 理 , 确认 了镇城 底矿 煤巷 顶板 具有节 理化 软岩 的特 点 , 并具 有膨 胀型和 结构 变形 型的复 合型变 形力 学机制 . 应用有 限差分程 序 F L A C DZ , 进 行 了软岩顶 板复 合型变 形 力学机 制 向单一 型转化 的力 学对 策 和支护 参数 优化 的模拟分析 , 提 出 了锚 网索 联合支 护 形式和 支护 顺序 . 经 现场 工业 性试验 , 成 功解 决 了在采 动压 力下煤 巷 软岩 顶板难 以支 护的难 题 . 关键 词 软岩 ; 支持 : 锚 网 ; 数 值模 拟 ; 大 变形 分类号 T D 3 53 气6 锚 杆 支 护 技 术 已 在 国 内外 煤矿 行 业 得 到 了 普遍 应用 , 成 为煤 矿 发展 高产 、 高效 矿井 建 设必 不可缺 少 的配套 技术 . 在 西 山矿 区 镇城 底矿 推广 该项 技术 存在 以下主 要 问题 : ( 1) 19 8 9 年 10 月 , 在 试用 锚杆 支 护过程 中 , 曾 发生 过 一次 较大 范 围 的 冒顶 , 导致 多人 伤 亡 . (2 )镇 城 底矿 与 西 山 矿 区其 他 矿 相 比 地质 条 件 更 复杂 , 推广 使 用锚 杆支 护 存在 技术 难度 . (3) 沿 用 传统 的架 棚 支护 , 存在 经 济上 浪 费 , 工人 劳动强 度大 , 不 能根 本解 决巷道变 形 日趋严 重的 局面 . 可 见 , 研 究适合镇城 底矿 复 杂顶 板条 件 下 的 锚杆支 护技 术 , 对镇 城底 矿 的安全 生产 和进 一步 提 高 经济 效 益 , 具有 十 分重 要 的意 义 , 井 田 含 煤 地层 为石 炭 系 太 原 组和 二 迭 系 山 西组 , 煤 层 总厚 16 .2 7 m , 其 中主 要可 采煤 层 为 筑 #3 和 8 禅煤 层 , 为肥 煤和 焦煤 . 笔者 对 该矿南翼 二采 区的 2 2 02 回采 面进行 锚 网支 护技 术研 究 . 该工 作面整体呈 向斜 构造 形 态 , 煤 层倾 角 为 2一 o6 , 平均 为 5o 左右 , 开采 深 度 3 0 0一4 0 0 m , 煤层 厚度 为 3 . 9一 5 . 3 m , 平 均 4 . 5 m . 预 计 该 面 沼 气 涌 出量 .0 72 耐 · t 一 , , 煤 尘 爆 炸 指 数 30 3 1% , 有 爆炸 危 险性 , 煤 层 自然 发火 系数 为 1 级 . 回采巷 道 断面 设计 为矩 形 , 掘进 宽度 3 . O m , 高度 .2 5 m , 净 断面积 .7 5 m , . 2 ” 和 3 #煤层 的顶 、 底 板 岩 性柱 状 如 图 1 所 示 . 煤层 的直 接顶 为 细 砂 岩 , 节理 裂 隙发 育 , 淋水 较 大 . 1 工 程 地 质构 造 镇 城 底 矿 位 于 太 原 西 山煤 田 的 西 北 边 缘 . 井 田 南 北长 约 .6 5 k m , 东西 长 约 8 k m , 面积 为 2 .2 7 耐 . 从 区域 构造 上看 , 西 山 煤田 位于 新华 夏 系第 三 隆 起 带 与祁 吕 贺 兰 山 字 型 构造 东翼 以及 阳 曲 一盂县 纬 向构造 带 的复合 交接 部位 , 形 成 了 以断 层为 主纵横 交错 切割 的复杂 地质构 造 , 收稿 日期 : 2 0 0 4刁卜10 修 回 日期 : 2 00 4 司9 一 1 0 基金项 目 : 国家 自然科学 基金 重大项 目(N .0 5 04 90 27 0) 和教 育 部科学技术研 究重 大项 目基金 《N O . 104 05 ) 作者简介 : 王树仁 ( 19 68 一) , 男 , 博士研 究生 图 1 煤层顶 、 底板 岩性柱 状 图 R g l G e o ol 乡 c a l s ce 柱o n o f e o a l ,朋 m , DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 04. 002

Vol.27 No.4 王树仁等：JS复合型软岩顶板条件下煤巷锚网支护技术 ·391· 2煤巷支护分析 3软岩巷道变形力学机制及支护 镇城底矿煤巷支护形式主要为三类：锚杆支 对策分析 护、锚网支护和锚杆与金属支架联合支护.各类 基于对镇城底矿地质构造、地层岩性、巷道 支护巷道变形破坏的特点及原因如下， 围岩力学特性的研究和对现场大量煤巷支护状 (1)单一锚杆支护在2和3煤巷中应用是失 况、巷道破坏特征分析，确定矿巷道围岩具有复 败的，巷道变形破坏特点是，施工锚杆后随工作 合型的变形力学机制类型：Lc,IⅡa,Ⅱp,A,ⅢcA, 面向前推进，顶板节理、裂隙开始增多、扩展，锚 Ina.即Ic微裂隙物化膨胀机制、ⅡB重力机制、IⅡD 杆锚固力增大，锚杆之间裸露的顶板先发生局部 工程偏应力机制和Ⅲ弱层走向型、Ⅲc层理走 漏顶，随后渐渐扩展，导致大面积顶板塌漏抽冒 向型及ID节理走向型三类结构变形机制， 的后果：也出现了两帮肩窝锚杆木托盘被压碎， 根据对镇城底矿2和3°煤层巷道围岩的力学 继而出现片帮，最后导致巷道顶板塌冒失稳。 属性及其变形力学机制的研究，可以看出该矿2" 出现上述现象的原因，主要是由于巷道顶板 和3°煤层巷道之所以难支护，是因为该巷道围岩 层理、节理发育，巷道开挖后经风化作用，微裂隙 并非具有单一的变形力学机制，而是具有多种变 扩展，引起顶板围岩扩容，锚杆承压加大.单一锚 形力学机制的“并发症”和“综合症”即复合型变 杆与顶板仅在局部点接触，锚杆之间的顶板围岩 形力学机制.因此，要想有效地进行该巷道的支 由于扩容和岩体的碎胀力产生位移.当顶板围岩 护，靠单一类型支护方法的作用有限，必须采取 节理镶嵌程度差时，锚杆无法阻止锚杆间的顶板 联合支护方法，成功进行支护的关键技术是有效 岩块冒落，从而发生由局部冒顶、扩展、最终导致 地把复合型变形力学机制转化为单一性”.根据 巷道顶板的垮落失稳， 该矿煤巷围岩的地质特点和技术条件采取如下 (2)锚杆加网（菱形网）支护效果也不理想.虽 的支护对策. 然网可以阻止锚杆间岩块掉落，但由于菱形网的 (I)优化断面设计，掘进机割煤时消除伪顶 延伸率大，柔性有余而刚性不足，形成许多“网 泥岩，将矩形巷道的两个顶部直角改为圆弧型， 兜”，造成新的隐患，不能实现锚网与围岩间的耦 实现由LcⅡnⅡlIIeⅢA型向IaⅡⅢAIcaⅢA 合支护，难以阻止巷道围岩的最终失稳， 型转化 (3)锚杆与金属支架联合支护形式既不经济 (②)锚网布置三维优化，加钢筋梯梁与网约 又不合理，支护效果差.而1995-2001年镇城底 束破碎顶板，顶板两根角锚杆改为斜向锚杆，底 多数回采巷道采用了该支护形式.其原因是：第 角两根帮锚杆向外下侧倾斜，实现由Ⅱ。ⅡI 一，理论上巷道开挖后应紧跟掘进面在架棚后立 IcaⅢDA型向IⅡⅢA型转化， 即打锚杆，但实际上锚杆往往滞后工作面20-30 (3)小孔径锚索支护，消除顶板软弱夹层影 m,造成该段距离内顶板已经离层，再打锚杆也 响，实现由ⅡIA型向ⅡA型转化. 就失去了控制利用围岩强度的意义.第二，先施 工锚杆，在预计单一锚杆支护不能保证安全时再 4支护对策设计的数值模拟分析 套金属支架加强支护，常造成支护成本加大，两 种支护方式间也难以相互协调、相互补偿，而达 4,1计算模型及计算参数 到联合支护的目的. 选用美国Itasca公司开发的有限差分程序 (4)伴随上述支护形式出现的巷道底鼓，一般 LAC进行计算.依圣维南原理，计算范围取 底鼓量都在300mm以内，安装工作面时拉一次 (宽×高)24m×20m,从巷道到模型边界按由密渐 底即可，不会影响使用.由于2和3煤层直接顶 蔬的原则划分网格7680个（如图2所示）.模拟静 黑灰色泥岩较厚，并具一定的膨胀性，且底板与 压情况，即垂直应力与水平应力均为自重应力 4煤软弱夹层间距小，4煤层下也是具有膨胀性 8.25MPa:巷道受采动影响时，垂直应力与水平 的泥岩，所以，底鼓严重，往往多次拉底仍不能满 应力同为自重应力1.5倍即12.50MPa,模型上边 足断面需要，支架损坏严重，造成不得不停产，最 界模拟上覆岩体的重量，两侧面限制水平移动， 后巷道报废的后果。 底面固定，采用Mohr-Coulomb破坏准则.模拟计

Vb l . 2 7 N o . 4 王树 仁等 : J S 复合 型 软岩 顶板 条件 下煤 巷锚 网 支护技 术 . 3 9 1 . 2 煤 巷 支 护 分 析 镇城 底矿 煤 巷支 护 形式 主 要 为三 类 : 锚 杆支 护 、 锚 网 支护 和 锚 杆与 金 属支 架 联 合支 护 . 各类 支护 巷 道变 形 破坏 的特 点及 原 因 如下 . ( l) 单 一锚 杆支 护 在 2# 和 3# 煤 巷 中应用 是 失 败 的 . 巷道 变 形破 坏 特 点 是 , 施 工锚 杆 后 随工 作 面 向前 推进 , 顶 板节 理 、 裂 隙 开始 增 多 、 扩 展 , 锚 杆 锚 固力 增大 , 锚 杆之 间裸 露 的顶 板 先发 生局 部 漏 顶 , 随后 渐 渐扩 展 , 导致 大 面 积顶 板 塌漏 抽 冒 的后 果 ; 也 出现 了两 帮肩 窝 锚 杆 木托 盘 被压 碎 , 继 而 出现 片 帮 , 最 后 导致 巷 道顶 板 塌 冒失稳 . 出现上 述现 象 的 原 因 , 主 要 是 由于 巷道 顶板 层 理 、 节理 发育 , 巷 道 开挖后 经风 化 作用 , 微 裂 隙 扩展 , 引起 顶板 围岩 扩 容 , 锚杆 承 压加 大 . 单 一锚 杆 与顶 板仅在 局 部 点接触 , 锚杆 之 间 的顶 板 围岩 由于 扩 容和 岩体 的碎 胀 力产 生位 移 . 当顶 板 围岩 节理 镶嵌 程度 差 时 , 锚杆 无法 阻 止锚 杆 间的 顶板 岩块 冒落 , 从 而 发生 由局部 冒顶 、 扩展 、 最 终 导致 巷 道 顶板 的垮落 失 稳 . (2) 锚 杆 加 网 (菱 形 网 ) 支护 效 果也 不 理想 . 虽 然 网 可 以阻止锚 杆 间岩 块掉 落 , 但 由于 菱形 网 的 延 伸 率大 , 柔 性有 余 而 刚性 不足 , 形 成 许 多 “ 网 兜 ” , 造成 新 的隐 患 , 不 能 实现锚 网 与 围岩 间的祸 合 支护 , 难 以阻 止巷 道 围岩 的最 终失 稳 . (3 ) 锚杆 与 金属 支 架联 合 支 护形 式 既不 经 济 又不 合理 , 支 护效 果差 . 而 1 9 95 一2 0 01 年镇城 底 矿 多数 回采 巷 道采 用 了该支 护 形式 . 其 原 因 是 : 第 一 , 理论上 巷道 开 挖后 应紧 跟 掘进 面在 架棚 后立 即打锚 杆 , 但 实 际上锚 杆往 往 滞 后工 作面 2 0一 3 0 m , 造成 该 段距 离 内顶板 已 经 离层 , 再 打 锚杆 也 就 失去 了控 制 利用 围岩 强度 的意 义 . 第 二 , 先 施 工锚 杆 , 在 预计 单一锚 杆 支护 不 能保证 安 全 时再 套金 属支 架 加 强支 护 , 常造 成支 护 成 本加 大 , 两 种支 护 方式 间 也难 以相互 协 调 、 相互 补偿 , 而 达 到联 合支 护 的 目 的 . (4 )伴 随上 述支 护形 式 出现 的巷 道底 鼓 , 一般 底 鼓量 都在 30 ~ 以 内 , 安装 工 作面 时拉 一次 底 即可 , 不会 影 响使 用 . 由于 2 # 和 3 件煤 层 直接 顶 黑 灰 色泥 岩 较 厚 , 并 具 一定 的膨 胀 性 , 且底 板 与 4 `煤 软 弱夹 层 间距 小 , 4 “煤 层 下也 是 具有 膨 胀 性 的泥岩 , 所 以 , 底鼓严 重 , 往 往 多次 拉底 仍不 能满 足 断面需 要 , 支架 损坏 严 重 , 造成 不得 不停 产 , 最 后巷 道报 废 的后 果 . 3 软岩 巷 道 变形 力 学机 制及 支 护 对 策 分 析 基 于 对镇 城 底 矿地 质 构造 、 地层 岩 性 、 巷道 围岩 力 学 特 性 的研 究和 对 现 场 大量 煤 巷 支 护状 况 、 巷 道破 坏 特 征分 析 , 确 定矿 巷道 围岩 具 有复 合 型 的 变形 力 学机 制类 型 : cI , II B , 11 。 , m s 、 , m e A , lI DA . 即 I 。 微裂 隙物 化膨 胀机 制 、 n B 重力 机制 、 n 。 工 程偏 应 力 机制 和 nI BA 弱 层走 向型 、 il c 、 层理 走 向型及 lI DA 节 理走 向型 三类 结 构变 形 机制 . 根 据对 镇城底 矿 2 禅和 3 #煤层 巷 道 围岩 的力学 属 性及 其 变形 力学 机制 的研究 , 可 以看 出该矿 2 粼 和 3 #煤层 巷 道之 所 以难 支护 , 是 因为 该巷道 围岩 并 非具 有单 一 的变 形力 学机制 , 而是 具有 多种 变 形 力学 机 制 的 “ 并 发症 ” 和 “ 综 合症 ” 即复合 型 变 形力 学 机制 . 因此 , 要 想 有效 地 进行 该巷 道 的支 护 , 靠 单 一类 型 支护 方法 的作 用有 限 , 必 须 采取 联 合支 护 方法 . 成 功进 行 支护 的关 键技 术是 有效 地 把 复合 型 变形 力 学机 制 转 化为 单 一性 【l] , 根 据 该 矿 煤 巷 围岩 的地 质特 点 和技 术 条 件采 取 如 下 的支护 对 策 . ( l) 优 化 断面 设计 . 掘进 机 割 煤 时消 除伪 顶 泥 岩 , 将 矩形 巷 道 的两 个 顶部 直 角 改为 圆 弧型 , 实现 由及11 。 11 D ll B八 1ll e ^ m n 人 型 向 11 。 11 D l l s A l l e ^ lI n ^ 型转 化 . (2 ) 锚 网 布 置三 维优 化 . 加钢 筋梯 梁 与 网 约 束 破 碎顶 板 , 顶板 两 根角 锚 杆 改为斜 向锚 杆 , 底 角 两 根 帮锚 杆 向外 下侧 倾 斜 , 实 现 由 n 。 n D m BA l l e A 1 0 、 型 向 11 B l 。 、 型 转化 . (3 ) 小 孔径 锚 索支 护 , 消 除顶板 软 弱夹 层 影 响 , 实 现 由 11 B lll B A 型 向 11 B l l B A 型 转 化 . 4 支 护 对 策 设 计 的数 值模 拟分 析 .4 1 计 算模 型 及 计算 参数 选 用 美 国 I t as ca 公 司开 发 的有 限差 分 程 序 F L A C ZD 进 行 计算 夕, . 依 圣 维南 原 理 , 计 算 范 围取 ( 宽 “ 高 ) 24 m “ 20 m , 从 巷道 到模 型边 界 按 由密渐 蔬 的原 则划 分 网格 7 6 80 个 (如 图 2 所 示 ) . 模 拟静 压 情 况 , 即 垂 直应 力 与 水 平应 力 均 为 自重应 力 .8 25 M P a ; 巷 道 受采 动 影 响 时 , 垂直 应 力 与水 平 应 力 同为 自重 应 力 1 . 5 倍 即 12 .5 0 M P a , 模 型上 边 界模 拟 上覆 岩 体 的重 量 , 两侧 面 限制 水平 移 动 , 底 面 固定 . 采 用 M o hr 一 C ou fo m b 破坏 准则 . 模 拟计

392· 北京科技大学学报 2005年第4期 算参数见表1. 43数值模拟结果及分析 (1)优化断面设计.不考虑支护时，在静压状 态下开挖巷道，顶部直角和顶部圆角两种断面的 巷道围岩位移及顶板离层位移矢量场图如图3 所示.由图3可见：顶部直角和顶部圆角巷道围 岩的最大位移值分别为192和129mm,后者最大 位移值较前者降低32.8%：顶部直角和顶部圆角 巷道顶板离层最大位移值分别为108和88mm, 后者最大位移值较前者降低18.5%.另外，计算结 果表明，顶部圆角巷道较顶部直角巷道围岩应力 图2计算模型及网格划分 集中程度明显降低，进入塑性的单元数量也大量 Fig.2 Mesh of the calculating model 减少.可见，将矩形巷道断面的两顶角由直角优 表1计算模型力学参数 化为圆角后的力学效果得到明显改善 Table 1 Mechanical parameters of the calculating model 岩性名称 密度内摩擦角粘结力体积模量切变模量 kg.m () MPa GPa GPa 砂质泥岩2200 28 1.5 2.0 0.43 中砂岩 2650 40 3.0 6.3 3.40 '煤层 1500 23 10 3.3 0.34 细砂岩 2700 42 3.0 6.5 3.50 砂质泥岩2200 24 1.5 2.0 0.43 2”,3煤层 1500 20 0.6 3.3 0.34 细砂岩 2700 42 5.0 6.5 3.50 (a)顶部直角断面 (b)顶部圆角断面 4煤层 1500 21 0.9 33 0.34 图3巷道固岩及顶板离层位移矢量场 砂质泥岩2400 32 2.0 6.5 2.70 Fig.3 Displacement vector fields of the surroundings without sup- porting 44煤层 1500 23 1.0 3.3 0.34 粉砂岩 2650 40 3.0 6.3 3.40 (2)锚网优化设计，锚网支护巷道围岩位移及 细砂岩 2700 6.0 6.5 3.50 顶板离层位移矢量场图如图4所示.由图4(a)和 (⑥)可知：静压状态和动压状态巷道围岩的最大 42支护对策模拟方案 位移值分别为51和131mm,后者最大位移值是 软岩巷道难支护的根本原因，是软岩巷道具 有复合型的变形力学机制：成功进行软岩支护的 前者的1.57倍：静压状态和动压状态巷道顶板离 层最大位移值分别为38和101mm,后者最大位 关键是有效地把复合型变形力学机制转化为单 移值是前者的1.66倍.另外，在动压状态下，锚网 一型.因而，首先要针对不同的力学过程，进行相 支护巷道围岩进入塑性的范围大为扩展，远远超 应的支护对策设计：相同的力学对策，不同的力 学过程，其效果截然不同，所以接着要进行过程 出了锚网支护所能控制的范围，同时加剧了顶板 的离层位移，使顶板的支护状况进一步恶化，有 优化设计；最后对应着最佳力学过程再进行最优 参数设计，这就是非线性大变形力学设计的基本 思路刊. (1)优化断面设计（模拟方案1）.静压状态不 考虑支护条件下，对矩形巷道顶部直角和顶部圆 角两类断面形状进行数值模拟优化分析. (2)锚网优化设计（模拟方案2）.在静压及采 动影响条件下对锚网支护参数进行优化分析. (3)锚网索耦合支护（模拟方案3）.在静压及 (a)静压状态 b)动压状态 图4锚网支护巷道困岩及顶板离层位移矢量场 采动影响条件下，进行锚网索耦合支护的数值模 Fig.4 Displacement vector fields of the surroundings with the sup- 拟分析. port of a bolting system

北 京 科 技 算参 数 见表 1 . 图 2 计 算模 型及 网 格划 分 Fi . g 2 M e, 胜 Of 比e ca l e ul a如9 m od 日 表 1 计 算模型 力学 参数 aT b l e 1 M ec h a n ic a l P a r a m吹 sr o f th e e a l c u l a it n g m o d cl 大 学 学 报 2 0 0 5 年 第 4 期 .4 3 数值 模 拟 结果 及分 析 ( l) 优化 断 面 设计 . 不 考虑 支护 时 , 在 静压 状 态 下 开挖巷 道 , 顶部 直 角和顶 部 圆角两种 断面 的 巷 道 围岩位 移 及 顶 板 离层 位 移 矢 量场 图如 图 3 所 示 . 由图 3 可 见 : 顶 部直 角和 顶 部 圆角巷道 围 岩 的最 大位 移值 分别 为 1 92 和 129 ~ , 后者 最大 位 移值 较 前者 降低 32 . 8% ; 顶部 直 角和顶 部 圆角 巷道 顶 板 离层 最 大位 移值 分 别 为 108 和 8 m m , 后者 最大位 移值 较前 者 降低 18 . 5% . 另外 , 计算 结 果表 明 , 顶部 圆角巷 道较 顶部 直角 巷道 围岩应 力 集 中程 度 明显 降低 , 进 入塑性 的单 元数量 也大 量 减 少 . 可见 , 将 矩 形巷 道 断面 的两 顶 角 由直 角 优 化 为 圆 角 后 的 力 学效 果得 到 明 显 改善 . 岩性名 称 密度 内摩 擦角 粘 结力 体积模量 切变 模量 M P a G P a G P a 43D507 n 门ùJ0 曰1门ù n 代八j12 气ànU、, j ō、ù八内哎,,U、J , ù、内飞」, . … ,. ,、润 bZ 了O内,、1J ùhl ù 6 ng ù . 八目U … , 哎J nZ ` . ,、 2340213 砂质泥岩 中砂岩 1 俘煤层 细 砂岩 砂质 泥岩 2 睁 , 3 . 煤层 细砂 岩 矿煤 层 砂质 泥岩 4 今煤 层 粉砂 岩 细砂 岩 kg · m 一 , 2 2 0 0 2 6 5 0 1 50 0 2 7 0 0 2 2 0 0 1 5 0 0 2 7 0 0 1 5 0 0 2 4 0 0 1 5 0 0 2 6 5 0 2 7 0 0 2 8 1 . 5 2刀 4 0 3 . 0 6 , 3 .4 2 支护 对策 模 拟 方案 软 岩巷 道难 支 护 的根本 原 因 , 是软 岩巷 道 具 有复 合型 的变形 力 学机 制 ; 成功进 行 软岩支 护 的 关键 是 有 效 地把 复 合 型变 形 力 学 机制 转 化 为 单 一型 . 因而 , 首先要 针对 不 同的力 学过程 , 进 行相 应 的支护 对 策设 计 ; 相 同的 力学对 策 , 不 同的 力 学过 程 , 其 效 果截 然 不 同 , 所 以接着 要进 行 过程 优化 设计 ; 最 后对 应着 最佳 力学过 程 再进行 最优 参数 设计 , 这就 是 非线 性大 变形 力学 设计 的基 本 思路 口, . ( l) 优 化 断面 设计 (模 拟 方案 1) . 静压状 态 不 考虑 支护 条件 下 , 对矩 形巷 道顶 部直 角和顶 部 圆 角两 类 断面 形状 进 行数 值模 拟 优化 分 析 . (2 ) 锚 网优化 设计 (模拟 方案 2) . 在 静压 及 采 动 影 响条件 下 对锚 网支 护 参 数进 行优 化 分析 . (3 ) 锚 网索祸 合 支护 (模 拟 方案 3) . 在静 压 及 采 动影 响条件 下 , 进行 锚 网 索藕 合 支护 的数值 模 拟 分 析 . a() 顶 部直角 断面 伪) 顶部 圆角 断面 图 3 巷道 围岩及顶 板离层 位移 矢量场 F ig . 3 D 肠P l a e e m e . t v e c ot r 五el d s of ht e su or u . d i n 邵 初 t h o u t , u p - P o 州 . 9 (2 )锚 网优 化设 计 . 锚 网 支护 巷道 围岩位 移及 顶 板 离层 位 移矢 量场 图如 图 4 所 示 . 由图 4 ( a) 和 b( ) 可 知 : 静压 状 态和 动 压状 态巷 道 围岩 的最 大 位移 值 分别 为 51 和 13 1 ~ , 后 者最 大位 移值 是 前者 的 1 . 57 倍 ; 静 压 状态和 动压 状态 巷道 顶板 离 层 最 大位 移值 分 别 为 38 和 10 1 ~ , 后者 最大 位 移 值 是前者 的 1 . 6 倍 . 另外 , 在动 压状 态 下 , 锚 网 支护 巷道 围岩进 入塑 性 的范 围大为扩 展 , 远 远超 出 了锚 网支护所 能控 制 的范 围 , 同时加 剧 了顶 板 的离 层位 移 , 使 顶 板 的支护 状 况进 一步 恶化 , 有 (a) 静 压状态 b( ) 动 压状态 图 4 锚 网 支护 巷道 围岩及 顶 板离 层位移 矢 量场 F ig . 4 D 妇P l a e e m e . t v e c t o r n el d s o f t卜e s u r or u n d 恤邵 w i t血 th e s u p - p o rt o f a b o 】it n g s y st e m

Vol.27 No.4 王树仁等：JS复合型软岩顶板条件下煤巷描网支护技术 393· 可能出现围岩整体塌冒的危险，对顶板的安全控 为15.24mm高强度低松驰预应力钢铰线，长度 制极为不利.因此，对经受多次采动影响的煤巷， 5.5m,采用1支K2455和3支Z2455树脂药卷锚 尤其对巷道顶板含软弱夹层的情况，考虑锚网索 固，锚固长度为2297mm.采用300mm长的短π 联合支护形式是十分必要的) 梁作为锚索托板，锚索布置在巷道顶板中央，间 (3)锚网索耦合支护.如图5(a)所示，在静压 距为2.1m.帮锚杆采用中16mm圆钢锚杆（钢A3), 状态下，锚网索耦合支护巷道围岩和顶板离层的 长度1.8m,树脂药卷端头锚固，采用碟形高强度 最大位移分别为42和31mm,较锚网支护巷道分 托盘.采用菱形金属网护帮.锚杆间距0.7m,排 别降低了17.6%和18.4%，较好地控制了巷道围 距0.9m,上排距顶板0.4m. 岩产生塑性区的范围，增大了巷道围岩经受采动 影响的安全储备.如图5b)所示，在采动影响下， 5支护效果监测及分析 锚网索耦合支护巷道围岩和顶板离层的最大位 采用WRM-3型收敛计测量围岩表面位移： 移分别为100和76mm,较锚网支护巷道分别降 LBY-3型顶板离层仪量测顶板离层和岩体深部 低了24%和25%，且巷道围岩的塑性范围基本上 位移：应用CH90A荷载检测仪观察锚杆受力. 在锚网索控制的范围内，巷道围岩状况明显改 5.1巷道表面位移 观，而且较好地控制了顶板的离层现象，能够满 由巷道表面位移观测曲线（图7）可知：(1)裂 足安全生产的要求. 隙扩容对巷道表面位移的影响时间为20d左右， 影响范围50m左右：(2)在裂隙扩容期，顶底、两 帮最大相对移近速度分别达到11和15mm·d', 平均分别为7和9mmd:(3)在稳定期，巷道围岩 变形速度较小，顶底、两帮移近速度分别为0.35 和0.25mmd左右，并有逐渐减小的趋势 测试结果表明，采用锚网索耦合支护综放回 采巷道，巷道初期的收敛变形增长明显，在20d (a静压状态 b)动压状态 左右变形速率明显减小，以后随着时间的增长逐 图5锚网索支护巷道围岩及顶板离层位移矢量 Fig.5 Displacement vector fields of the surroundings with the 步趋于稳定 support of a cable and bolting system 200 顶底板相对移近量 经支护方案优化分析和参数计算，确定支护 150 形式和支护参数如下（如图6所示）：顶锚杆为18 两帮相对移近量 螺纹钢筋，长度2.0m,用两卷树脂锚固剂锚固， 规格K2455和Z2455,采用碟形高强度托盘.锚杆 排距0.9m,每排4根，间距0.9m. 钢筋梯梁长2880mm,宽76mm,由中14mm 10 2030405060 Q235钢筋焊制而成.采用菱形金属网护顶.锚索 时间d 图7锚网索支护巷道围岩表面位移曲线 150900900900150 Fig.7 Displacement curves of the surroundings with the support of a cable and bolting system 5.2顶板离层位移 74 从巷道顶板离层位移曲线（图8）可见，顶板 入 15 浅部离层比深部严重.在锚固范围0~2m内离层 105 量最大为21mm,平均为17.5mm:在锚固范围 2~5.2m内离层量最大为10mm,平均为7.8mm. 3000 锚杆锚固范围内顶板离层量大主要与顶煤 图6锚网索支护断面 破碎承载能力低，巷道成型差，锚杆施工安装质 Fig.6 Cross section of the support of cable and bolting system 量等有关：深部离层量小是由于锚索与锚网耦合

. N 2 l 7 V b o . 4 王树 仁等 : s J 复合 型软岩 顶 板条 件下 煤 巷锚 网 支 护技 术 一 3 3 9 - 可 能 出现 围岩 整 体塌 冒的危 险 , 对 顶 板 的安全 控 制极 为不 利 . 因此 , 对 经受 多 次采 动影 响 的煤巷 , 尤其对 巷 道顶 板含 软 弱夹层 的情况 , 考 虑 锚 网索 联合 支 护形 式 是十 分 必要 的科,5] . (3 )锚 网索 祸合 支 护 . 如 图 5 (a) 所 示 , 在 静 压 状 态 下 , 锚 网 索祸 合支 护 巷道 围岩 和顶 板 离层 的 最 大位 移 分别 为 4 2 和 l3 m m , 较 锚 网 支 护巷 道 分 别 降低 了 17 石 % 和 18 .4 % , 较好 地 控 制 了巷 道 围 岩产 生 塑性 区 的范 围 , 增大 了巷 道 围岩 经受采 动 影 响 的安全 储 备 . 如 图 5伪)所 示 , 在 采 动影 响 下 , 锚 网 索祸 合 支 护 巷 道 围岩 和 顶 板 离层 的最 大 位 移 分别 为 10 0 和 76 〔n 幻。 , 较锚 网 支 护巷 道 分别 降 低 了 24 % 和 25 % , 且 巷 道 围岩 的塑 性范 围基本 上 在锚 网 索 控 制 的 范 围 内 , 巷 道 围 岩状 况 明显 改 观 , 而 且较 好 地控 制 了顶 板 的离层 现 象 , 能够 满 足 安 全生 产 的要 求 . 为中15 . 2 4 ~ 高强度 低 松 驰预 应 力钢 铰线 , 长度 5 . 5 m , 采 用 l 支 2K 4 5 5 和 3 支 2 2 4 5 5 树脂 药 卷锚 固 , 锚 固长度 为 2 2 97 ~ . 采用 3 0 刀。 r口 长 的短二 梁 作 为锚 索 托 板 . 锚 索布 置 在巷 道 顶板 中央 , 间 距 为 2 . 1 m . 帮 锚杆 采 用中16 ~ 圆钢 锚 杆 (钢 A 3) , 长 度 1 . 8 m , 树脂 药 卷 端头 锚 固 , 采 用碟 形 高 强度 托 盘 . 采用 菱 形 金属 网 护 帮 . 锚 杆 间距 .0 7 m , 排 距 .0 9 m , 上排 距 顶板 .0 4 m . (a) 静 压状 态 伪) 动压 状态 图 5 锚 网 索 支护 巷道 围岩 及顶板 离层 位移 矢量 F i.g 5 D is P l a e e m e n t v e e t o r 价ld s o f t h e s u r or u n d in g s 刊 it h t h e s u P P o rt o f a e a b l e a n d b o ih n g s y s t e m 5 支护 效果 监 测 及 分 析 采 用 认叹M 一 3 型 收 敛 计测 量 围岩 表面 位 移 ; L B琴3 型 顶 板 离层 仪 量 测顶 板 离层 和岩 体 深 部 位 移 ; 应 用 C H 90 A 荷 载检 测 仪观 察 锚杆 受 力 . .5 1 巷道 表 面位 移 由巷道 表 面位 移 观 测 曲线 ( 图 7) 可 知 : ( 1) 裂 隙扩容 对 巷道 表 面位 移 的影 响 时 间为 20 d 左右 , 影 响 范 围 50 m 左 右 ; (2) 在 裂 隙扩 容期 , 顶底 、 两 帮最 大 相 对 移近 速 度 分别 达 到 n 和 巧 ~ · d 一 , , 平均 分别 为 7 和 9 ~ · d 一 , ; (3) 在 稳 定期 , 巷 道 围岩 变形 速 度 较小 , 顶底 、 两 帮移 近速 度 分别 为 .0 35 和 0 .2 5 ~ · d 一 ’ 左 右 , 并 有 逐渐减 小 的趋 势 . 测 试 结果 表 明 , 采用 锚 网 索 祸合 支 护综 放 回 采 巷 道 , 巷 道 初 期 的收敛 变 形 增长 明显 , 在 20 d 左 右变 形速率 明显减 小 , 以后 随着 时 间的增 长逐 步趋 于 稳 定 . / 顶底板捡哩塑逞 经支 护 方案 优 化分 析和 参 数计 算 , 确 定 支护 形式 和 支护 参数 如 下 ( 如 图 6 所 示 ) : 顶锚 杆 为 1#8 螺纹 钢 筋 , 长度 .2 0 m , 用 两卷 树 脂锚 固剂锚 固 , 规 格 2K 4 5 和 2 2 4 5 , 采 用碟 形 高 强度 托 盘 . 锚 杆 排 距 .0 9 m , 每排 4 根 , 间距 .0 9 m . 钢筋 梯 梁 长 2 880 ~ , 宽 76 ~ , 由中14 ~ Q2 3 5 钢 筋焊 制 而成 . 采用 菱 形 金属 网护 顶 . 锚索 \ 两帮相对移近量 20105 50 昌泌娜ù 15 0 9 0 0 9 0 0 9 0 0 15 0 0 世` 一 ~ —一 ` 一— 一“ — 」一一一一 一曰 0 10 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 时 间d/ 图 7 锚 网 索支 护巷道 围 岩表 面位 移 曲线 F i.g 7 D is p la e e m e n t c u vr e s o f 伍 e s u r or u n d 恤 9 5 初t如 th e s u P P o rt o f a e a b l e a n d b o l it n g sy s et m 图 6 锚 网 索支 护断 面 iF .g 6 C or s s s e e it o n o f th e s u P P o rt o f c a b l e a n d b o l廿n g s y s et m .5 2 顶 板 离层 位移 从 巷道 顶 板 离层 位移 曲线 ( 图 8) 可见 , 顶 板 浅 部 离层 比深 部 严 重 . 在 锚 固 范 围 O一Z m 内离 层 量 最 大 为 lZ r n们。 , 平 均 为 17 .s n o m ; 在 锚 固范 围 2一 5 . 2 m 内离层 量 最大 为 10 r n n l , 平 均 为 7 . s m m . 锚 杆 锚 固 范 围 内顶 板 离层 量 大 主要 与 顶 煤 破 碎 承载 能 力低 , 巷 道成 型 差 , 锚 杆施 工 安装 质 量等 有 关 ; 深部 离层 量 小是 由于 锚索 与锚 网藕 合 卜寸卜0L 下 | 引引 . 土

394 北京科技大学学报 2005年第4期 200 浅部离层曲线 形成的锚固体系充分发挥了作用. 目150 5.3锚杆与锚索受力 100 由锚杆与锚索受力曲线（图9）可知：(1)顶锚 杆轴向受力最大值为49.3kN,最小为26.9kN,表 深部离层曲线 0 明顶板锚杆处于良好的锚固状态：(2)两帮锚杆受 0 10 20 3040 506070 力最大值44kN,稳定后随着时间的变化，其载荷 时间d 波动不大：(3)锚索轴向受力最大值为142.5kN, 图8锚网索支护巷道顶板离层位移曲线 Fig.8 Displacement curves of the roof with the support of a cable 随着掘进工作面的推进和巷道变形的趋稳，其轴 and bolting system 向力也趋于稳定 50 (a)顶锚杆 50 b)帮锚杆 左帮 40 40 160@锚索 30 左 120 30 右 右帮 230 80 10 10 40 04 8 12162024283236 0 4 8121620242832 0 5 1015 2025 时间d 时间/d 时间d 图9锚杆与锚索轴向受力随时间变化曲线 Fig.9 Radial force curves of cable and bolt with time 6结论 (4)确定的支护设计方案经过大量的工业性 试验表明，采用锚网（索）耦合支护技术，不仅改 (1)采用工程地质学和现代力学相结合的方 善了巷道的支护状况，提高了掘进速度，降低了 法，研究了镇城底矿煤层巷道围岩的工程地质条 支护成本，而且给采煤工作面的快速推进创造了 件和工程岩体的力学特性，确认镇城底矿2、3煤 良好的安全生产条件， 层围岩为弱膨胀性、含软弱夹层、节理化不稳定 软岩，即JS复合型软岩. 参考文献 (2)通过对该矿现有支护形式和巷道破坏情 [山何满潮，景海河，孙晓明.软岩工程力学.北京：科学出版 社，2002 况的详细调查、统计，运用软岩工程力学原理将 [2]FLAC(3.3)User's Manual.Itasca Consulting Group Inc.Min- 镇城底矿2和3煤层围岩的变形力学机制确定为 nesota,1996 IeⅡ。I,ΠIIlcAIIIA. [3]何满潮，李春华，王树仁.大断面软岩酮室开挖非线性力 (3)采用FLAC”进行了各种支护方案的优化 学特性数值模拟研究.岩土工程学报，2002,244)：483 [4]何满潮，王树仁.断层构造控制的岩巷稳定性及其支护 分析与参数设计，并根据巷道围岩变形量测结 矿山压力与顶板管理，2003,20（增）：14 果，反馈优化了相应的支护设计方案. [5]何满湖，王树仁.大变形数值方法在软岩工程中的应用. 岩土力学，2004,252：185 Bolt-net supporting technique for a gateway with JS composite roof WANG Shuren,HE Manchao,FAN Xinmin 1)Innovative Base of Geotechnical and Geothermic Engineering.China University of Geoscience,Beijing 100083,China 2)Geotechnique Institute,China University of Mining and Technology,Beijing 100083,China ABSTRACT Based on engineering practice and amounts of geological survey analysis,combined with the theory of engineering geology and the principle of large deformation mechanics,the compound deformation mechanics mechanism of soft rock with tiny swelling and structure-deformed type(JS)was affirmed in the roof of coal road- ways in Zhenchengdi Coal Mine,China.FLAC was used to analyze the mechanical measures and optimize support parameters while the deformation mechanical mechanism of soft rock transforming from compound to simple.The results of field experiments showed that the compound supporting of bolt-wire mesh-anchor has successfully solved many difficult problems for years in coal roadways of Zhenchengdi Coal Mine. KEY WORDS soft rock;support;bolting system;numerical simulation;large deformation

· 3 9 4 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 5 年 第 4 期 浅部离层曲线 \ _ \ 深部离层曲线 O L一一 -曰` 一一一司` -一一司一 上 l 0 10 2 0 3 0 4 0 50 6 0 7 0 时间 d/ 图 8 锚 网索支 护巷道 顶板 离层位 移曲线 R .g S D州 a c e . e o t e u r v e s fo 山 e ro fo 侧比 伍 e s u P o rt o f a ca 加 。 a n d bo l如 g , y , 加 . 形 成 的锚 固体 系 充分 发挥 了作用 . .5 3 锚杆 与锚 索 受 力 由锚 杆与 锚 索受 力 曲线 ( 图 9) 可 知 : ( l) 顶锚 杆 轴 向受力 最大 值 为 49 . 3 kN , 最 小为 26 .9 kN , 表 明顶板锚 杆 处于 良好 的锚 固状 态 ; (2) 两 帮锚杆 受 力 最大 值 4 kN , 稳定 后 随着 时间 的变 化 , 其载荷 波 动不 大 ; (3 ) 锚 索轴 向受 力最 大 值 为 142 .s kN , 随着 掘进 工作 面 的推 进和 巷道 变形 的趋 稳 , 其 轴 向力 也趋 于稳 定 , 珊150 50 口ó匕ù咧噢超 5 0 4 0 乡{ 二 卯帮锚杆 厂夔多一— - 罗卜一 — / 一 ~ 一了 一 一 ~ 一 夕/ 右帮 加5043100 n à n 内、, ù ` 长屏尽习、Z 时 间d/ 6 结 论 时间 d/ 时 间d/ 图 , 锚 杆与锚 索轴 向受 力随时 间变化 曲线 R g . 9 R a id a l fo rt e c u vr e s of e a b le a n d b o l t w i ht it m e (4) 确定 的支 护 设计 方案 经 过大 量 的工业 性 ( l) 采 用 工程地 质 学和 现代 力 学相 结 合 的方 法 , 研 究 了镇城 底矿 煤 层巷 道 围岩 的工程 地质 条 件和 工程 岩 体 的力学特 性 , 确 认镇 城底 矿 2 “ 、 #3 煤 层 围岩 为弱 膨胀 性 、 含 软弱 夹层 、 节理 化不 稳 定 软岩 , 即 SJ 复合 型 软岩 . (2 ) 通 过对 该 矿现 有支 护 形式 和 巷道 破 坏情 况 的详 细 调查 、 统 计 , 运用 软 岩工 程 力学 原理 将 镇城 底矿 2 #和 3 “ 煤层 围岩 的变 形力 学机制 确 定为 I C 11 B 11 n l 队lI e I^ L ^ . (3 ) 采用 F L A C ZD 进行 了各 种 支 护方 案 的优 化 分析 与 参 数 设 计 , 并 根 据 巷道 围岩 变 形量 测 结 果 , 反馈 优 化 了相应 的支护 设计 方 案 . 试 验 表 明 , 采 用锚 网 ( 索 ) 祸 合支 护技 术 , 不仅 改 善 了巷道 的支 护状 况 , 提 高 了掘进 速 度 , 降低 了 支 护成 本 , 而且 给采 煤工 作面 的 快速 推进创 造 了 良好 的安全生产 条 件 . 考 文 献 何满潮 , 景海河 , 孙 晓 明 . 软岩 工程 力学 . 北京 : 科学 出版 社 , 20 0 2 F L A 口n( 3 . 3) U s er 怡 M an u a l . 1` 巧 ca C on 阳 h ign G r o u P ih c . M i-n n e s o t a , 19 96 何满 潮 , 李春华 , 王 树仁 . 大 断面软 岩碉 室开挖 非线性 力 学特性数 值模拟 研究 . 岩 土工程 学报 , 2 0 02 , 24 (4 ) : 4 83 何 满潮 , 王树仁 . 断层 构造 控制 的岩巷 稳定性 及其 支护 . 矿 山压 力与顶板 管理 , 2 0 03 , 2 0 (增 ) : 14 何满 潮 , 王树仁 . 大变 形数值 方法 在软岩 工程 中的应 用 . 岩 土力 学 , 2 00 4 , 2 5 (2 ) : 18 5 l5参132[]4][[ B o lt 一 n e t s uP P o rt i n g t e e hn iqu e of r a g at e w a y w iht J S e o m P o s ite or o f 环月刃G hS 二 n ’几月百 几血儿 ch ao z), 厂刁N 」舀九。 in 2) 1) I D卫l vo at i v e Bas e o f G e oet e h n i e al 助 d G e o ht e unr e nE g in e e r m g l Cb i n a U n i v ser iyt o f G oe s e i比 e e , B e ij in g l 0 00 8 3 , C h in a 2 ) eG ot e e hn i q u e nI st iut t e , C h in a U n i v ers ity of M i n i n g an d eT c h n o l o gy, B e ij in g 10 00 8 3 , C hi n a A B S T R A C T B as e d on e l l g l n e e irl l g P acr it c e an d am o u n t s o f g e O log i e a l s u vr e y a n a l y s i s , e om b in e d iw ht ht e ht e o yr o f e n g ien e r i n g g e o l o gy an d het P cn iP l e o f l ar g e de fo n n iat o n m e e h an i c s , ht e e o mP O nU d d e fo mr iat o n m e e h画 c s m e e h ha sm o f s o ft or ck w iht t i n y sw e l li n g a n d s 饭u c h lr e 一 d e fo mr e d yt P e ( J S ) w a s a if n n e d in ht e r o o f o f e o a l r o ad - w ay s in hZ en e h e gn d i C o al M in e , C h i n a . F LA C w as u s e d t o an a l y ez het m e hc ha e a l m e a s u r e s an d o Pt im 止e s u PP ort P a r a n l e et sr w h il e het d e fo mr at ion m e e h a n i c a l m e e h耐sm o f s o ft r o ck tr an S fo n n i n g fr 0 m e o m P o nU d ot s l m P 1 e . hT e r e s u l t s o f if e l d e xP e r l力压e nt s s ho w e d t h at het e o l n P o un d s u P P o rt i n g o f b o -lt 嫩 er m e s h 一 acn ho r h a s suc e e s s fu l ly s o l v e d m an y d i if e ult P r o b l e m s fo r y e ar s in e o al or a dw ay s o f Z h e n e he gn id C o a l M i n e . K E Y WO R D S s o ft r o e k ; s uP P o rt ; b o lt i n g s y st e m ; 刀u n l ier e al s im u lat i o n : l a r g e de fo n iat o n