深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术
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。
最新矿井围岩控制16
<27
<0.2
抗剪断峰值强度（结构面）
内摩擦角φ 粘聚力C
（°）
（Mpa）
>37
>0.22
37～29 0.22～0.12
29～19 0.12～0.08
19～13 0.08～0.05
<13
<0.05
一、巷道围岩应力及变形规律
2）巷间岩柱的稳定性
经验公式Obert-Dwvall/Wang （1967）
矿井围岩控制16
一、巷道围岩应力及变形规律
1、受采动影响巷道的围岩应力 1）原岩体内掘进巷道引起的围岩应力
圆形巷道围岩弹性变形应力分布
圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布
p-原始应力；σt-切向应力；σr-径向应力； pi-支护阻力；a-巷道半径R-塑性区半径； A-破裂区；B-塑性区；C-弹性区；D-原岩应力区
二、受采动影响巷道矿压显现规律
1、巷道位置类型
（1）与回采空间在同一层面的巷道称为本煤层巷道，分析本煤层巷 道位置时，仅考虑回采空间周围煤体上支撑压力的分布规律，可作为 平面问题处理。
一、巷道围岩应力及变形规律
4、受采动影响巷道的围岩变形
（1）巷道围岩变形量的构成
巷道围岩变形量包括巷道顶板下沉量、底板鼓起量、巷帮移近量、深 部围岩移近量等。巷道底板移近量是指巷道中心线高度减少值，两帮 移近量是指巷道沿腰线水平的减少值。巷道围岩变形量主要由掘进引 起的变形，回采引起的变形以及采掘影响趋向稳定后的围岩流变组成。 由于开采深度、围岩力学性质和结构以及支护等巷道边界条件不同， 巷道围岩变形量和变形速度有很大差异。
实测资料表明：原岩应力场内铅直应力基本上等于上覆岩层重量， 而由于构造应力的存在，水平应力普遍超过金尼克假设的数值，水 平构造应力一般为铅直应力的0.5～5.5倍，在地质条件复杂地区甚 至更高。构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的方向 性和区域性。
深部高应力巷道围岩力学特征及稳定性控制技术
深部高应力巷道围岩力学特征及稳定性控制技术乔卫国;宋伟杰;林登阁;吴多华【摘要】针对九龙煤矿－890m进风行人大巷复杂的工程地质情况，巷道断面较大且高应力作用显著，现已发生严重变形破坏。
通过FL AC3D数值模拟对巷道围岩的力学特征进行定量分析，获得深部高应力巷道应力、应变演化特征，结合巷道周边围岩的成分分析、力学实验结果，基于FLAC3D对比优化深部高应力巷道联合支护方案，探究支护结构、支护参数的可靠性，提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。
在巷道开挖后进行矿压观测，进一步验证支护方案以及数值模拟结果的合理性，并实时监测围岩的变化特征。
工程实践表明，在深部高应力巷道中采用锚网索喷联合支护，巷道的整体性与稳定性得到有效改善，围岩受力更趋稳定，变形得到有力控制，为煤矿的安全高效生产提供了技术支持。
%Specific to Jiulong Coal Mine - 890 meters air inlet pedestrian roadway has serious deformation and destruction due to its complicated engineering geological conditions ,large chamber cross section and significant effects of high stress .The paper carried out quantitative analysis of the mechanical characteristics of surrounding rocks of roadway through FLAC3D numerical simulation to obtain deep high‐stress roadway stress and strain evolution characteristics ,combining with composition analysis ,mechanical test results of surrounding rocks of roadway .Based FLAC3D contrast optimization deep and high stress roadway combination support programs ,explore supporting structure ,supporting the reliability parameters , the author proposed the wire rope combined supporting scheme taking the anchor bolt and anchor cable as the core .Making themine pressure observation after the roadway excavation ,further verify the rationality of the supporting scheme and the result of numerical simulation ,and monitoring the variation characteristics of surrounding rock .Engineering practice shows that adopting the bolt‐anchor‐shotcrete‐mesh combined supporting scheme in the deep roadway under high stress ,to effectively improve the integrity and the stability of the roadway .The surrounding rock stress becomes more stability ,and the deformation gets more effective control ,providing the technical support for the safety and efficient production in the coal mine .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P92-95,100)【关键词】高应力;锚网索喷;联合支护;数值模拟;定量分析【作者】乔卫国;宋伟杰;林登阁;吴多华【作者单位】山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266590; 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266590;山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266590; 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266590;山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266590; 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266590;山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266590; 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD353随着人类对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态[1]。
深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术
（ 上接 第 １ ４ ３页） 进行 线损分级管理和控制 ． 同时明确责任主体 ， 以有 分析跟踪 ． 找出原 因降损 。对于供 电所来说 ． 主要是对 ｌ Ｏ ｋ Ｖ线路的管 必须将责任分解 到班组或个人 效控制 线损 ， 另外 ． 可 以快速查 找线损波 动和异常 的原因 ． 并进行 分 理 ． 析， 其核心如下。 （ ５ ） 线损分 台区管 理 ， 其主要 目的是 统计 每个 ０ ． ４ ｋ Ｖ台区的损耗 ， （ １ １ 线损异 常分析与控制 线损四分 分析要按 照定量分析与定性分 杜绝 Ｏ ． ４ ｋ Ｖ低压用户电量的跑 、 冒、 滴、 漏 。对于分 台区管理必须将 责 析相结合 ． 以定量分析为主原则 重点分析指标完成情况 ， 统计线损与 任分解到班组或个人 ． 实行线损 台区承包制考核到人 ． 杜绝 电量 的跑 、 计划 、 同期及理论线损 比较分析 ， 线损 波动原 因分析 分 区异常是指分 冒、 滴、 漏 。一般情况下 ， ０ ． ４ ｋ Ｖ客户数 量较大 ． 在供 电企业中所 占损耗 区线损率 同比或环 比数值变化超过正负 １ 个 百分点 ： 分线异常是指城 比重最大 ． 是降损增效最关 键的部分 网ｌ Ｏ （ ６ ） ｋ Ｖ有损线损率（ 含变损 ） 大于 ５ ％． 农网 ｌ Ｏ （ ６ ） ｋ Ｖ有损线损 率（ 含 （ ６ ） 实行定期 和不定期 的营销检查活动 查违章用 电， 及 时纠正营 变损１ 大于 ７ ％． 同比或环 比数值变化超 过正负 １ 个百分 点 ： 分 台区异 业差错 ， 严厉打击窃电行 为 ． 窃电户要严格按规定处理 ． 检查 活动要有 有分析 、 有措施 经常检查低压线路 ， 提高线路绝缘水平 ， 及时修 常是指城 网低压 台区线损率大于 ８ ％． 农 网低压 台区线损率大于 １ １ ％： 记 录、 同比或环 比数值变化超过正负 １ 个百分点 线损异常处理必须按闭环 剪低压线路下的树木 ． 防止风雨 天气造成对地放 电或相 问短路 损耗 电 管理原 则进行 ， 明确异常原因和处理流程 ． 落 实处理 措施 、 责任部门和 量 。对高损耗和总保护器频 繁跳闸的台区进行重点检查。
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。
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【摘要】本测试采用理论分析、试验室试验、数值模拟和现场原岩应力实测相结合的综合研究方法，深入研究了陈蛮庄煤矿原岩应力分布规律及原岩应力与支护系统的关系。
【关键词】深井巷道；地应力；分布规律测试；控制技术0 工程概况根据原岩应力测点布置的基本原则，依据陈蛮庄煤矿井下的开拓布置情况，在现有巷道揭露范围内选择了四个测点进行原岩应力实测，编号分别为CMZSC-1、CMZSC-2、CMZSC-3、CMZSC-4，测点绝对深度941.7m。
实测表明最大水平应力方向与巷道掘进方向的夹角较大，最大水平应力对巷道稳定性影响较大。
根据实测的原岩应力，采用数值模拟方法进一步探求原岩应力与锚杆支护强度的关系，为巷道支护提供科学依据。
支护系统的成功关键是锚杆支护参数设计要合理，支护参数包括锚杆长度、锚杆间排距、锚杆直径、锚杆型号等。
巷道围岩松散破碎范围是决定锚杆长度的重要因素，原则上讲，锚杆的长度应该足以锚固到松散破碎范围以外的一定深度。
1 支护系统数值模拟分析采用大型岩土类三维分析软件3D-FSM·DDM间接边界元数值系统对巷道开挖后，对采用不同支护方式巷道的围岩力学特征进行数值模拟，具体数值计算模型及方案如下：根据原岩应力第一测点（CMZSC-1）的地质条件，建立测点周围西翼回风大巷的数值计算模型。
巷道断面为直墙半圆拱形，其形状尺寸断面净宽为4.0m，净高为3.6m。
方案1采用锚网喷支护（断面布设14根Φ18mm×1.8m锚杆），方案2采用锚网喷+锚索支护（断面布设14根Φ20mm×2.4m锚杆，同时增加3根Φ17.8mm×6.3m锚索）。
考虑到边界效应和计算速度因素，最终计算模型长度为20m，模型共有720个单元，378个节点。
方案1每个断面布设14根（Φ18mm×1.8m）锚杆，锚杆共有1680个单元，1960个节点；方案12每个断面布设14根（Φ20mm×2.4m）锚杆+3根（Φ17.8mm×6.3m）锚索，锚杆共有1680个单元，1960个节点，锚索有360个单元，480个节点。
深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术
深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术摘要：随着我国煤矿开采深度的不断增加，围岩控制及支护技术成为深部巷道开采的聚焦点。
因此，本文首先简要的阐述了煤矿深部巷道围岩条件及变形特点，然后重点分析了煤矿深部巷道围岩稳定性控制措施。
关键词：深部巷道；控制措施；技术1 煤矿深部巷道开采特点深部巷道围岩条件比较复杂，只有充分了解深部巷道围岩性质的变化才能因地制宜，进行有效的围岩控制。
深部巷道围岩开采过程中会表现出如下特点：与上部围岩相比，深部开采巷道围岩密度增加，围岩变硬；开挖前，岩体处于三向受力状态下，由于巷道掘进后，周围岩石被开挖，相当于卸载，致使其压力释放，岩体容易破碎，导致围岩强度有所下降，出现大量细微裂缝，围岩软化。
开采巷道的变形特点：（1）由于巷道开挖后，围岩会发生卸载现象，岩体能量突然得到释放，使得围岩塑性区和破碎区范围加大，巷道两帮移近量大，继而两帮高应力传到底板，巷道底鼓严重；巷道变形易受扰动，对外部环境影响反应十分灵敏，外部作用发生变化变化，巷道应力、变形均会出现显著改变。
（2）巷道围岩变形的时间效应。
初期来压时比较快、变形也非常显著，如果不采取科学有效的支护措施，极易发生冒顶、片帮等现象，当围岩变形稳定后，围岩则长期处于流变状态。
（3）巷道围岩变形的空间效应。
深井巷道来压方向大多表现为四周来压，不仅是顶板、两帮发生明显的变形和破坏，而且底板也会出现较强烈的变形和破坏，如果不对底板采取有效控制措施，巷道则会发生严重底鼓，而强烈底鼓则会加剧两帮和顶板的变形和破坏。
（4）巷道围岩变形的冲击性。
在有明显的冲击倾向性的巷道中，围岩变形有时并不是连续、逐渐变化的，而是突然剧烈增加，这就导致了巷道断面迅速缩小，具有强烈的冲击性。
2 深部煤矿地区地应力测量与分析方法目前我国各大煤矿区对深部煤矿地区的地应力场的分布特征缺乏清晰、准确的认知，在系统认识方面也有所不足。
目前可直接在深部煤矿地区地应力场分布研究过程中进行使用的数据仍然不足，很多煤矿深部井下工程如支护问题以及冲击地压防治问题等等，在过去较少考虑到地应力以及地应力场这组重要参数。
深井开采巷道围岩控制技术及应用
深井开采巷道围岩控制技术及应用【摘要】随着矿井开采深度的增加，煤岩体承受的地应力不断升高，深部围岩的物理力学性质较浅部存在差异，浅部巷道的围岩控制理论很难适用在深井高地应力条件下的深井巷道。
结合深井巷道围岩的特点，对巷道围岩的变性特征及围岩支护加固技术进行论述，提出了改善围岩受力状态、加强关键部位支护、联合支护的巷道围岩控制方法。
【关键词】深井开采；高地应力；巷道围岩控制；支护加固；联合支护绪论我国的能源结构中，煤炭占据约70%的比例，在今后相当长的时间内，煤炭在我国的经济和社会发张中仍具有不可替代的作用。
长期的开采活动，使得浅部煤炭资源日益匮乏，进入深部开采的矿井数量逐年增加，据统计埋深大于1000m 的煤炭储量占我国煤炭总储量的50%以上。
随着开采深度的不断增加，地应力不断增大，煤岩体所处的环境较为复杂，导致了深井开采巷道围岩变形严重，收敛变形速度快，巷道的稳定性差，难于维护。
进入深部开采环境后，巷道受到高地应力、构造应力、高围压、高孔隙水压作用，巷道围岩赋存环境与浅部开采条件相比发生显著变化，使得巷道围岩在强度和变形性质上与浅部有着明显的差别。
因此，对深部开采巷道开挖后围岩变形破坏特征以及对其围岩控制技术进行研究显得尤为迫切。
1 深部巷道矿压显现的特点（1）巷道围岩应力普遍超过巷道围岩强度，特别是在煤层巷道和软岩巷道中，无论是大巷还是采准巷道，矿压显现都比较强烈。
随着采深的增加，巷道围岩的物理和力学性质对巷道矿压显现的影响程度随之增大；（2）巷道变形持续时间长，在巷道掘进和回采过程中，在采动应力的作用下巷道围岩剧烈变形，难以维护，且当应力运移趋于平缓时，巷道围岩的流变仍在不断继续；（3）深部巷道压力具有来压迅猛，围岩变形和压力大，且巷道四周同时来压，以及底板臌起强烈等特点。
随采深加大，巷道底板更易于臌起，而且底臌量在顶底板移近量中所占的比重越来越大。
2 深部开采巷道围岩变形破坏现象随着我国煤炭开采强度的增大，开采深度越来越大，矿山井巷道工程及开采作业环境的地应力和构造应力趋于复杂。
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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。
综上所述，深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术的研究对于保证矿山安全、提高生产效率具有十分重要的意义。
在测试方法和控制技术等方面的不断创新和改进，将进一步提高围岩支护工程的可靠性和安全性。