矿井围岩控制方法
深井软岩巷道围岩控制技术
深井软岩巷道围岩控制技术摘要：深井软岩巷道围岩控制技术是在矿山、隧道、地下工程等领域中应用的一种重要技术。
由于软岩的力学性质较差，围岩的稳定性常常受到严重威胁，给工程的安全和效益带来巨大挑战。
软岩巷道大变形支护问题一直是煤矿生产建设中的难题，也是目前国内外尚未得到有效解决的技术难题。
随着我国资源开采由浅部向深部转移，软岩支护重要性越来越突出。
随着各种支护材料和方法的研发与改进，使得围岩控制技术越来越成熟和可靠，然而由于软岩工程的复杂性和多变性，仍然存在许多挑战和问题需要解决。
基于此，本文以实际案例为例对深井软岩巷道围岩控制技术进行了研究。
关键词：神经软岩巷道；围岩控制技术；支护1.深井软岩巷道围岩控制技术该技术是指在深井、隧道或地下工程等软岩地质条件下，通过一系列的工程措施和技术手段，以保证围岩的稳定性和工程的安全、可靠运行[1]。
这项技术的研究和应用对于解决软岩巷道工程中的围岩问题至关重要。
深井软岩巷道的围岩通常具有较差的力学性质，容易产生变形、开裂、坍塌等不稳定现象，为了克服这些问题，深井软岩巷道围岩控制技术采用了多种支护和加固措施来增强围岩的抗压和抗剪强度，提高围岩整体稳定性[2]。
但是软岩工程的复杂性和多变性使得围岩控制工作具有一定难度，需要进一步完善和创新技术手段。
2.深井软岩巷道围岩控制技术应用研究2.1背景介绍新安煤业位于深部中生代侏罗纪软岩煤系地层，岩石巷道的开挖后很快受到风化影响，特别是在遇水的情况下，容易发生膨胀和剧烈变形。
这导致新安煤矿在建井期间先期掘进的4000多米巷道几乎全部受到破坏。
长期以来，新安煤业一直受到软岩巷道大变形灾害的困扰，巷道出现严重的底臌、顶板下沉、巷帮鼓出等现象。
最严重的巷道顶板与底板直接闭合，顶底板移近量超过3000mm，对矿井的安全生产构成了极大威胁，同时也导致了矿井生产成本的急剧增加，每年巷道的维修成本超过5000万元。
近年来，新安煤业的领导非常重视深部软岩巷道的治理工作，组织了中国矿业大学等煤炭行业单位开展了钢管混凝土、恒阻大变形锚索、高强锚杆等支护工艺的改革，取得了一定的成效，然而在持续的高地应力作用下，巷道仍然无法改变持续变形而需要不断翻修的局面。
地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术
地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术地质构造区是指具有特定的地质构造特征的煤矿区域。
地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术是煤矿开采过程中的关键技术之一，对保证矿井的安全稳定和高效开采具有重要意义。
本文将对地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术进行详细阐述。
一、地质构造特征及影响因素地质构造特征是指地质构造对煤层和围岩性质形成的影响。
常见的地质构造特征包括断层、褶皱、岩体结构等。
这些地质构造特征会导致煤层和围岩的变形、断裂、滑动等现象，进而影响巷道的稳定性和开采效果。
地质构造特征对巷道掘进及回采围岩控制技术的影响主要有以下几个方面：1. 地应力分布不均匀：地质构造的存在导致地应力分布不均匀，使得煤层和围岩的应力状态复杂多样，增加了巷道开挖和围岩控制的难度。
2. 煤层倾角和变形：地质构造引起的煤层倾角和变形会导致巷道的变形和破坏，增加了巷道围岩控制的难度。
3. 地质构造带：地质构造带是地质构造的显著特征，具有较大的空间扩展性和影响范围。
在地质构造带附近进行巷道掘进和回采时，需特别注意围岩的稳定性，采取相应的支护措施。
二、巷道掘进技术1. 顺层巷道开挖：在地质构造区进行巷道开挖时，优先选择顺层巷道。
顺层巷道开挖相对较容易，可减少地质构造带的影响。
2. 断层横越巷道：在遇到断层时，可以选择横越断层开挖巷道的方式。
通过在断层两侧设置悬索锚杆或盘状锚杆支护，保证巷道的稳定。
3. 导坑法：在遇到较大的断层时，可以采用导坑法进行巷道掘进。
导坑是一种预先探测断层情况的方法，通过导入小断层，探测地质构造带的性质和变形情况，为后续巷道掘进提供参考。
三、回采围岩控制技术1. 安全巷道：在地质构造区进行煤层回采时，需要设置安全巷道以确保矿工的安全。
安全巷道要远离断层和其他地质构造带，采取坚固的支护措施，保证矿工在紧急情况下的疏散通道。
2. 支护措施选择：对于需要支护的巷道，应根据地质构造的特点选择合适的支护措施。
常用的支护措施包括锚杆、锚网、喷锚、打炮锚等。
深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术
深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术近年来，深井巷道围岩塌陷事故频发，给煤矿生产带来了极大的危害和损失。
为了保证井下工作人员的安全和煤矿的正常生产，对于深井巷道围岩的应力分布规律的测试和控制技术的研究变得十分重要。
本文将从测试方法和控制技术两方面探讨深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术。
一、测试方法1、钻孔法钻孔法是最常用的测试深井巷道围岩地应力分布规律的方法。
通过在围岩中钻一定深度的孔洞，测定围岩中不同深度的应力值，从而得出围岩的应力分布规律。
钻孔法不仅测试精度高，而且速度快，对立即掌握围岩应力情况十分有利。
如果要求精度更高，还可以使用测微计、电测点等设备辅助测量。
2、红外线法红外线法是一种非接触式的测试方法。
通过使用红外线扫描仪和热像仪来记录巷道围岩的温度分布，进而测定围岩中的热应力分布，从而推导得出围岩地应力分布规律。
该方法测试过程不需要人员进入巷道，减少了工作人员的安全风险。
但是，由于围岩的温度变化受到许多因素（如气流、地温、水温等）的干扰，该方法的测试精度相对较低。
3、衬砌变形法衬砌变形法是一种通过测定巷道内衬砌的变形情况，推导出围岩地应力分布规律的方法。
该方法依靠衬砌的弹性形变来估计围岩的应力状态。
衬砌变形法能够实时监测巷道围岩变形，尤其在有活动性煤层的支护工程中有重要的应用价值。
二、控制技术1、钢丝网隧道衬砌支护技术钢丝网隧道衬砌支护技术首先在巷道壁上铺设钢筋网，然后注入混凝土，形成固定的隧道衬砌。
该技术能够承受较大的围岩应力，大幅度提高了巷道的承载能力。
2、岩石锚杆加固技术岩石锚杆加固技术是指将钢筋或钢板插入巷道围岩中，然后将锚杆和巷道围岩胶接固定。
该方法可承受恶劣环境下的巷道围岩应力，延长了巷道使用寿命。
3、压力释放技术压力释放技术是通过钻孔工程在巷道围岩中开凿孔洞，将压力释放到较低的地层，以实现围岩的松弛减压。
该方法在一定程度上缓解了巷道围岩应力，有效预防了围岩坍塌。
巷道围岩控制方法之锚注支护
浅析巷道围岩控制方法之锚注支护摘要：近年来，我国经济得到了的飞速发展，作为主要能源的煤炭起到了决定性作用。
但伴随着煤炭产量的日益提高，煤炭资源逐渐减少，开采条件也日益复杂。
其中，在复杂开采条件下，保证正常、高效、安全生产，巷道围岩控制、支护问题也成为我们必须解决的首要难题。
通过研究分析与现场应用，提出了锚注支护在煤矿井下高应力、软岩条件、采动影响下巷道的有效支护方式。
关键词：复杂条件围岩控制巷道维护锚注支护1、概述目前，煤矿井下高应力区、软岩条件、采动影响下巷道支护方式、支护参数的确定是一个世界性难题，尤其是开掘在既是高应力区又是软岩中的巷道支护难度更大，现在国内外普遍采用加大支护密度，锚架联合支护、卸压等方式来增加支护强度，力求减少巷道使用过程中的破坏变形量，但效果不是很理想，在巷道服务年限内仍需要翻修多次。
采用注浆材料和注浆锚杆支护方式加固巷道围岩，增加围岩自身承载能力，在支护理论上是先进的，在材料、设备供应、施工工艺上已有成功的先例。
结合生产实际中的具体条件，可进一步引进试用，研究几种支护加固方式，摸索出适合煤矿井下高应力区、软岩条件、采动影响下巷道支护技术和方式，很有必要。
2、锚注支护原理浅析所谓锚注支护，就是利用锚杆注浆技术改变围岩松散破碎结构，提高其粘结力、内摩擦角和围岩的整体性，使围岩为锚杆提供可靠的着力基础，充分发挥锚杆对松散破碎软弱岩层的锚固作用。
注浆锚杆即是锚杆又能用其进行注浆。
注浆锚杆注浆支护加固机理如图1所示。
图1注浆锚杆注浆支护加固机理图围岩注浆后，一方面将松散破碎软弱岩块胶结成为一个整体，从而提高岩体的内摩擦角和内摩擦力，使岩体本身成为一种支护结构；另一方面，使普通端锚式锚杆成为全长锚固锚杆，使锚杆与围岩形成整体，充分发挥锚杆锚固作用，组成可靠有效的组合拱。
利用浆液充填围岩裂隙，与錨喷网支护相结合，形成多层组合拱（锚网组合拱d、锚杆压缩区组合拱b、浆液扩散加固拱a、喷层与压缩区间的浆液加固拱c），可扩大支护结构的有效承载范围，提高支护结构的整体性和承载能力。
煤矿开采的岩层控制方案 (2)
根据巷道的围岩条件、服务年限 、断面大小等因素，选择合适的 支护方式，如木支架、金属支架
、锚喷支护等。
锚杆支护设计
锚杆的长度、直径、间排距等参数 需要根据实际情况进行设计，以确 保锚杆能够有效加固围岩，防止巷 道变形和破坏。
监测与维护
对巷道支护进行定期监测和维护， 发现异常及时处理，确保巷道安全 可靠。
巷道方向
根据矿体走向和开采顺序，合理确定巷道的方向，以减少巷道掘 进量和采动影响。
巷道间距
根据矿层厚度和开采工艺，合理确定巷道间距，以确保采掘安全 和效率。
采煤工艺选择
落煤方式
根据煤层厚度和硬度，选择合适的落煤方式，如爆破、机械割煤 等。
装煤运输
根据运输距离和运输设备，选择合适的装煤和运输方式，以提高运 输效率。
采空区处理技术
采空区分类
根据采空区的形态、大小、位置 等因素，将其分为不同类型，以
便采取相应的处理措施。
充填处理
采用砂石、尾砂、废石等材料对 采空区进行充填，以减小顶板下 沉量和下沉速度，防止顶板大面
积冒落。
崩落处理
对于不稳固的围岩，可以采用强 制崩落的方法处理采空区，同时 对崩落的岩石进行适当处理，以
采空区处理
根据采空区的特点和安全要求，选择合适的处理方式，如自然垮落 、人工充填等。
安全措施制定
瓦斯管理
制定瓦斯检测、抽放、利用等安全措施，确保瓦斯浓 度在安全范围内。
防尘措施
采取有效的防尘措施，如喷雾降尘、通风除尘等，降 低粉尘浓度。
防水措施
制定防水措施，如设置防水闸门、排水沟等，以防止 水患对开采的影响。
03
岩层控制方案实施
采场设计
巷道围岩稳定性及控制技术
组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作用机理，但在分析过程中没有深入考虑围岩－支护的相互作用，只是将各支护结构的最大支护力简单相加，从而得到复合支护结构总的最大支护力，缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步分析探讨，计算也与实际情况存在一定差距，一般不能作为准确的定量设计，但可作为锚杆加固设计和施工的重要参考。
三、巷道支护机理
围岩强度强化理论
中国矿业大学候朝炯教授等在已有研究的基础上，提出巷道锚杆支护围岩强度强化理论。该理论基本内容如下： (1)锚杆支护的实质时锚杆与锚固区域的岩体相互作用组成锚固拱，形成统一的承载结构； (2)锚杆支护可提高锚固体的力学参数，如弹性模量、粘聚力、以及内摩擦角等参数，改善被锚固岩体的力学性能； (3)巷道围岩存在破碎区、塑性区以及弹性区，锚杆锚固区内岩体的峰值强度、峰后强度及残余强度均能得到强化； (4)锚杆支护可以改变围岩应力状态，增加围压，并且提高围岩承载能力，改善巷道支护状况； (5)围岩锚固体强度提高后，可减小巷道周围的破碎区、塑性区范围和巷道表面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于巷道围岩的稳定。 围岩强度强化理论强调巷道松散围岩的峰后特性，及锚杆对峰后强度围岩的力学性能的改善作用，它揭示了锚杆支护对提高围岩峰值强度和残余强度的作用。
（四）、巷道支护理论学说
三、巷道支护机理
悬吊理论
该理论认为：锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软岩层悬吊在上部较稳定的岩层上，以增强较软弱岩层的稳定性。它所依据的是这样一种认识：井下巷道开挖后，巷道上方的岩层会发生弯曲下沉。如果不及时进行支护，层状直接顶会与老顶发生分离并会发生冒落。在这种情况下，顶板锚杆通过其张力将直接顶“钉”在具有自承能力的老顶上，锚杆需要承受被悬吊岩层的自重。
巷道围岩控制方法与支护方式
然 影响 煤矿 的生 产和 安全 。 回采 巷 道支 护形 式 与参 数 的选择 的 基本 要 求 ， 一是 回采 巷 道要 按 不同煤 矿 的环境 条件 和材 料 ， 择适 合煤 矿条件 的支 护形式 ； 选 二是
强度； 是巷 道支架 遵循 巷 道围岩变 形规律 。 三 确保 巷道 断面满 足煤 矿 四是选 择巷 道支 护 形式要 满足 综合机 械化 采 煤 的要求 ， 为高产、 效 高
形量 相 当小 ， 围岩 、 护相 互作用的过 程 ， 支 实际作用 较小 。 塑性变 形压 生 产 中的掘 进 、 采煤 、 风 、 输 等需 要 ， 通 运 为采 煤 提 供有 利 的条 件 ； 压 ， 是变 形围岩 压力 的基本形 式 。 这 塑性 变 形的 状况 由巷道 塑性 区和 和 集约 生产 奠定 基础 。
回采导 致 的 支承 压 力不但 数倍 干原 岩应 力 ， 并且 ， 响 范 围大 。 影 巷道 条件和 赋存 环境 。
正 确选 择 巷道 布置和 护 巷方法 ， 使巷 道位 于应 力降低 区内 ， 防范 回采 和 破 裂 区的发展 。 巷道 矿压 显现规 律 ， 道支护 可分为巷 内支 架支 按 巷 引起 的 支承 压 力的影 响 ， 控制 围岩压 力。 文主 要阐 述了巷 道 围岩压 护 、 强支架支 护、 本 加 巷旁 支护 和联 合支护 等形式 。
巷 道保护与支护措 施等技 术问题
地 质因 素主 要 有： 原岩应 力状 态 、 围岩力学 性 质 、 体 结 构 、 石的 岩 岩 组成 和胶 结状 态 、 围岩 中水 分的 补给状 况等。
２ 巷道围岩的保护及支护措施 ．
（） １ 在巷道 围岩 中钻孔卸压 、 切槽 卸压、 宽面 掘巷 卸压及在 巷旁 留专 门的卸 压空 间等方 法 ， 使巷 道围岩 受到 不 同程度 的卸载 ， 作用 把
围岩控制相关要点
围岩控制相关要点
1、 什么叫煤层的顶板、底板？
答：煤层上面的岩层是顶板；煤层下面的岩层是底板。
2、 伪顶、直接顶、基本顶的相关概念是什么？
答：伪顶：煤层与直接顶之间，一层厚度小于 0.5m、随采随冒的软弱岩层，常见的
伪顶有碳质页岩、泥质页岩等。
21、 初撑力与支护强度的关系是什么？ 答：初撑力越大，所设计的支护强度越容易得到实现，支护刚度越可靠，有效支撑能 力越强，初期的顶板下沉量越小，且容易达到工作阻力，否则严重影响支撑效率。
22、 支护系数刚度与支护强度关系是什么？ 23、 液压支架的支柱、适用条件是什么？
答：支撑式支架——支撑力垂直于顶底板，适应中等稳定或完整的直接顶，尤其是能 适应有老顶来压的工作面。支架结构本身纵向和横向的稳定性都不好，不能抵抗来自
初撑力：39 加减 10kN。 （2） 微增阻：最大工作阻力：343kN,可缩量：400mm，初撑力：245kN。 14、 单体液压支柱的初撑力、工作阻力？
2
煤矿围岩控制及监测·采矿 09-‐3 班
答： （1） 初撑力：单体液压支柱的高压乳化液作为工作介质，在乳化液泵站经过加压 后达到 15~20MPa 的压力，经注液枪注入到单体支柱后，对顶板产生的初始 支撑力就是初撑力。初撑力：支架或支柱支设时施于顶板的力（郑西贵定义） （2） 工作阻力：在顶板压力作用下，支柱下腔的乳化液压强增大，支柱下沉，支 柱被压缩后对顶板的支撑力加大，被称做工作阻力。
答：岩石的容重：单位体积内岩石的重量；
碎胀性：岩石破碎以后的体积将比整体状态下体积大的性质；
碎胀系数：岩石破碎膨胀后的体积与岩石处于整体状态下体积的比值。
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（2）台阶数目和高度
台阶是指在工作面前方无支护空间由于顶板切落形成的顶板错落，顶板错落的垂直距离称为台阶高度。
（3）片帮深度
片帮深度是从原煤壁线到片帮最深处的水平距离。
2）工作面测站布置
围岩破坏状态观测是一种统计观测方法。样本越多，统计结果的可信度也越高，一般情况下，沿工作面线每5～10 m布置一条测线。
1采煤工作面三量观测1三量及其测试方法顶底板移近量该量是指煤炭采出后同一测点随开采在控顶区范围顶底板移近值对单体支柱工作而是在开挖后即设置测站量测顶底板距离5随工作而推进直到测站至最后一排支架处量测顶底板的距离心顶底板移近呆匸心
第24讲矿井围岩控制方法
【本讲内容提纲】
1.采煤工作面和巷道矿压观测
2.矿山压力理论研究方法
3.相似材料模拟实验研究方法
【重点内容详解】
一、采煤工作面和巷道矿压观测
【笔注】
“三量”——顶底板移近量、支架载荷量和支柱（活柱）下缩量。
“统计观测”——煤壁处切顶台阶数目与高度、煤壁片帮深度、端面顶板破碎度等。
1、采煤工作面“三量”观测
1）“三量”及其测试方法
（1）顶底板移近量
该量是指煤炭采出后，同一测点随开采在控顶区范围顶底板移近值，对单体支柱工作面，是在开挖后即设置测站，量测顶底板距离s0，随工作面推进直到测站至最后—排支架处，量测顶底板的距离sm，顶底板移近量s=s0-sm。对综采面是指到液压支架尾端的顶底板移近值。
3、实例
4、回采巷道矿压观测简述
1）位移观测
应用最广泛最基本的移近量观测方法是“十”字形观测法，由于巷道变形发展过程有明显的不对称性，因此，除采用常规的“十”字形观测法外，为了研究变形及其控制特点，往往采用“井”字形观测法；当巷道断面较大，需要分析研究变形的复杂受力过程时，也有采用周边多测点变形观测方法。
绝对应力测量方法主要有套芯解除法、补偿法、水力压裂法三类。
3）围岩破坏范围观测（超声波探测和声发射探测技术）
二、矿山压力理论研究方法
【笔注】
1、理论研究
1）连续介质力学研究
2）弹、塑、粘性力学的研究
3）非连续介质力学研究
2、数值分析方法
三、相似材料模拟实验研究方法
【笔注】
模拟研究按一定研究阶段顺序进行，大体如下：
（3）活柱下缩量
该量是指支架架设后在控顶区范围内活柱下缩的值。在井下实际支护过程中，支架还会压入顶板、插入底板，与活柱下缩量一起都是顶底板移近量的组成部分。
测试方法：一般先在支柱的活柱上刻上标记，每次用钢尺量测其与底柱上端的间距，间距的变化量即是活柱下缩量。也可安置自记仪自动记录。
2）工作面测站布置
2、采煤工作面控顶区围岩破坏状态观测
1）控顶区围岩破坏状态的主要指标及测试方法
（1）端面顶板破碎
是指在工作面前方无支护空间悬露顶板中，发生冒落的部分占整个悬露顶板的比例。
测试方法：按照埃森研究所原来的方法，是在工作面每隔10m，选取1m宽度，量取端面距，并在此范围内量测冒落高度在10cm以上的空穴面积，计算其占1m宽端面面积的百分比；我国在实践中将其简化为：每隔10m确定一条测线，在测线上量取端面距，并量测这条测线上冒落高度在5cm以上的空穴所占的长度，即得出该测线上的顶板破碎度。
第二个阶段是选择相似材料。
第三阶段，模型本身的制作及测试元件安装。
第四阶段，实验模拟研究的阶段。
在我国，工作面控顶区围岩破坏状态观测是工作面矿压观测的一个方面内容，因而，它的观测方法与组织和工作面矿压观测一样。
有些矿井把工作面控顶区围岩破坏状态观测作为一项单项观测研究内容，为了对比研究来压期间与非来压期间对工作面控顶区围岩破坏状态观测的不同影响，需要专门列出观测计划，在相应的时间进行专项统计观测。
工作面测站布置普遍采用沿工作面长度方向设上、中、下三个测站。一般中部测站应选在工作面线的正中，上、下测站分别距回风、运输平巷10～15m。每个测站内设三条测线，布置于相邻的三架支架上。如观测有特殊要求，可增加辅助测站。
3）观测方法
一般按照规定的作业循环，在每一班固定的时间系统观测一次。
对于有些专项要求的，则应按照实测研究的具体任务，安排观测工作。如需要研究不同工序对工作面矿压显现的影响，就需要列出专项观测计划，在生产班跟班观测和记录每一项工序进行时各测站矿压显现的各项测值，从而进行具体分析。
当巷道比较稳定时，测点采用打长木楔，木楔底部中心打一铁钉作为测量基点；当巷道变形严重或有较厚充填物时，为了确定绝对移动的范围和数值，往往需要在超出巷道影响范围的长钻孔安设测量锚杆。
2）围岩应力观测（包括相对应力测量和绝对应力测量）
通常使用置于钻孔内的专门测量装置进行相对应力测量，此时，可在仪器允许测量范围内，确定自仪器安装后的应力变化值。
测试方法：我国曾经应用最广泛的顶底板移近量量测方法，近年已有多种量测仪表可供选用。
（2）支架载荷
支架载荷是指实测的支架所承受的载荷，包括实测的初撑力和当时支架载荷。
测试方法：液压支架一般采用圆图压力自记仪观测；单体液压支柱除可采用圆图压力自记仪观测外，也可采用各类测压压力表；单体金属摩擦支柱或木支柱采用各类压力计（盒）观测。