霍州矿区巷道围岩稳定性评价及控制技术研究
霍州矿区岩石巷道围岩稳定性分类研究
霍州煤 电集 团下属 矿 井 岩 石 巷道 施 工 速 度 达 数 十万 ｍ 年 ， ／ 但对 这 些巷 道 的稳 定 性状 况评 价 一 缺
收 稿 日期 ：０ ２— ４—１ ２１ ０ ６
作者简介 ： 夏收（９３ ） 苏 １６ 一 ，男 ， 山西 临猗 人 ，１８ ９４年 毕 业 于 山 西 煤 炭 职业 技 术 学 院 ， 程 师 ， 要 从 事 煤 矿 安 全 生 产工 作 工 主
岩物 理力学 性质 数据 库 中查询 。
与强度 特征 ， 研究 一套 适合 于岩 石巷 道 围岩结构 与 力
学特性 的围岩稳 定性评 价 方案及 控 制技术 ， 已成 为 霍 州煤 电集 团公 司面 临且亟 待解决 的难 题 。
２ ）岩 体完 整性 Ｄ。 由于岩体 完 整性 指 标要 能够 综合 反应 岩体 节理裂 隙的发育 程度 、 整程度 以及岩 完 体 中是否存 在 断层 或软 弱夹层 等众 多 的 因素 ； 这些 而
霍 州矿 区岩石 巷道 支护设 计 、 工 和管理 提供 了一 定 的依 据 。 施 关键 词 岩石 巷道 ； 围岩 ； 定性 ； 糊 聚类分 析 ； 稳 模 支护对 策
中图分 类号 ：Ｄ ５ 文 献标识 码 ： 文章 编 号 ：６ ２— ６ ２ ２ １ ） ６— ０ ４— ４ Ｔ ３３ Ａ １ ７ ０ ５ （０ ２ ０ ０ ０ ０
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２１ ０ ２年 第 ６期
巷道围岩稳定性及控制技术
③ 增加围岩强度可以显著减小巷道围岩的位移
综合考虑可靠性、经济性和使用方便。
三、用工字钢、U型钢、废钢轨等各种钢材加工的支架)
锚杆及其与其他形式组合的联合支护(包括锚梁、锚网、锚喷，锚注等)
① 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用；
（四）、巷道支护理论学说
悬吊理论 锚 杆 传统学说 组合梁理论 组合拱理论 围岩强度强化理论 刚性梁理论 近代学说 锚固平衡拱理论 最大水平应力理论
支
护 理 论
巷道围岩稳定性及控制技术
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
对于煤层巷道而言，采动影响主要有两个方面，即本区段的采动影响 和相邻区段的残余采动影响。
① 本区段的采动影响：指因本
区段工作面回采引起的超前支 承压力的影响。在工作面的正 常推进过程中，由于采煤工作 面的大面积回采，工作面前方 煤体上形成了很大的超前支承 压力作用，这个超前支承压力 的影响是煤层巷道在整个服务 期间内围岩变形和破坏的主要 原因。
沿工作面推进方向的超前支承压力分布示意图
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标确定
超前支承压力的分布与工作面老顶运动状态密切相关，井下实测资料 表明，直接顶厚度与采高的比值 N可以反映老顶的来压强度，即在同样的 老顶条件下，N值越大，老顶来压强度越小；反之，老顶来压强度就越大。 因此，可以利用N来反映本区段超前支承压力的影响。
⑥ 1990~2000年，以螺纹钢锚杆为代表的锚杆加之长锚索得到了广泛应用；
⑦ 2000~至今，以高强、高预应力锚杆及锚索得到了广泛应用。
钢筋(或型钢)混凝土支架 少量的不支护巷道
三、巷道支护机理
巷道围岩稳定性及控制技术PPT课件
01
围岩稳定性是指在巷道周围岩体 在一定条件下保持其完整性和稳 定性的能力。
02
围岩稳定性分析是评估巷道周围 岩体在各种因素影响下可能发生 的变形、破裂和失稳等行为，从 而为巷道支护和安全提供依据。
影响围岩稳定性的因素
01
02
03
04
地应力
地壳中的应力场对围岩稳定性 产生影响，包括原岩应力和构
造应力等。
性，降低工程成本。
技术先进
积极采用先进的支护技 术、材料和工艺，提高
支护效果。
环保节能
支护材料应尽量选择环保 、可回收利用的，减少对
环境的破坏和污染。
常用支护方式
木支护
以木材为材料，常用坑木、方 木或原木作为支柱和横梁。
金属支架
采用钢材制作，包括钢拱架、 梯形支架等。
混凝土支护
利用混凝土浇筑或喷射，形成 坚固的支护体。
锚杆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ护
通过在岩体中打入锚杆，利用 锚杆的锚固力来稳定围岩。
支护效果评估
定期监测
对巷道围岩支护进行定期监测，记录围岩变 形、位移等数据。
安全评估
根据监测结果，对巷道的安全状况进行评估， 及时发现潜在隐患。
数据分析
对监测数据进行整理、分析，评估支护效果 及围岩稳定性。
优化设计
根据监测和分析结果，对支护设计进行优化 改进，提高支护效果。
巷道围岩稳定性及控制技术ppt课 件
目 录
• 引言 • 巷道围岩稳定性分析 • 巷道围岩控制技术 • 工程实例分析 • 结论与展望 • 参考文献
01 引言
主题简介
巷道围岩稳定性
主要研究巷道周围岩石的稳定程 度，包括岩石的物理性质、应力 分布、位移变形等因素。
掘进工作面围岩稳定性分析及快速成巷技术途径
3、支护方式的选择对掘进工作面围岩应力分布具有显著影响。合理的支护 方式可以有效降低围岩应力水平，减轻支护压力。同时，支护结构的稳定性对整 个工程的安全性和稳定性具有至关重要的作用。
结论与展望
根据上述研究结果，可以得出以下结论：
1、掘进工作面围岩应力分布具有明显的非均匀性，应采取针对性的支护措 施来降低应力集中区域的风险；
2、地质条件和工程环境对掘进工作面围岩应力分布具有重要影响，应根据 实际情况选择合适的支护方式；
3、合理的支护方式可以有效降低围岩应力水平，提高整个工程的安全性和 稳定性。
展望未来，建议在以下几个方面进行深入研究：
1、开展更多针对不同地质条件和工程环境的掘进工作面围岩应力分布及支 护研究，为工程实践提供更为丰富的理论支持和指导；
5、建立健全的质量监控体系，对施工过程进行全面监督和管理，确保施工 安全和质量。
参考内容
引言
在矿井开采过程中，回采工作面的布置和支护技术是关系到安全生产和高效 开采的关键问题。其中，多巷布置是一种常见的回采工作面布置方式，它具有提 高开采效率、降低回采成本等优点，但也存在着围岩变形大、支护难度高等问题。 因此，研究回采工作面多巷布置留巷围岩变形特征与支护技术对于保障矿井安全 生产、提高开采效益具有重要意义。
4、施工组织优化：合理安排施工人员、设备和时间，制定科学的施工计划， 确保各工序的顺利实施。
快速成巷技术在实际应用中的效果和优势主要包括：
1、提高掘进速度：采用快速成巷技术可显著提高掘进速度，缩短建设周期， 降低投资成本。
2、改善作业环境：机械化作业降低了工人的劳动强度，平行作业减少了工 序间的干扰，优化支护设计提高了支护效果，从而改善了作业环境，减少了安全 隐患。
综放沿空掘巷围岩稳定性分析与控制技术研究
综放沿空掘巷围岩稳定性分析与控制技术研究控制沿空巷道围岩的长期稳定是综放沿空掘巷技术的关键,论文以综放沿空巷道及其上覆基本顶为研究对象,综合采用理论分析、数值模拟分析和工业性试验分析等研究方法,对综放沿空掘巷围岩稳定性分析与控制技术展开了系统研究,重点分析了关键岩块B的稳定性、沿空巷道稳定性主要影响因素、基本顶断裂位置对沿空巷道稳定性影响和沿空巷道长期稳定控制技术,取得了以下主要研究成果:(1)基于沿空巷道关键岩块B受力情况,建立了关键岩块B基本力学模型,分析了断裂线在窄煤柱外侧、巷道正上方、实体煤壁内时关键岩块B的8种受力情况及其稳定性,掌握了基本顶断裂线位置对关键岩块B稳定性影响规律。
(2)基本顶4个主要因素对沿空巷道围岩稳定性影响程度依次为:基本顶高度>基本顶断裂位置>关键岩块B长度>基本顶强度。
(3)沿空巷道稳定性与基本顶高度及其断裂位置关系密切。
随着基本顶高度增加,巷道围岩变形量逐渐增加。
当基本顶断裂位置位于巷道正上方时,沿空巷道围岩变形量最大。
当基本顶断裂位置位于窄煤柱外侧时,基本顶高度为0m时巷道围岩变形量最小。
当基本顶断裂位置位于实体煤壁内时,基本顶高度为5m、10m时巷道围岩变形量最小。
掘巷位置应选择在基本顶断裂线的内侧,应避免在基本顶断裂线正下方布置巷道。
(4)巷道支护应考虑基本顶断裂位置对沿空巷道稳定性影响,根据巷道围岩应力集中程度及范围确定锚杆支护参数。
(5)工程应用效果表明,留设煤柱宽度是合理的,基本顶断裂位于煤柱靠近采空区侧上方,支护方案能够有效控制巷道围岩变形,满足了工作面回采要求,并取得了满意的技术经济效益。
巷道围岩稳定性及控制技术
用原理来设计两帮的锚固结构。
四、巷道支护设计
锚杆支护设计方法
目前国内外的巷道支护设计方法大体上分为三类：工程类比法、理论 计算法和数值模拟法。 工程类比法指根据已有的巷道工程，通过类比提出新建工程的支护设 计或者通过巷道围岩稳定性分类提出支护对策，并采用相应的经验公式确 定支护参数。 理论计算法是基于某种支护理论，如锚杆支护的悬吊理论和组合梁理 论等，通过计算得出支护参数。 随着数值计算方法在采矿工程中的大量应用，采用数值模拟法进行支
(a) 断面图
(b) 走向剖面图 顶板Ⅲ类锚固结构的预应 力加固拱作用机制
群锚系统的锚固作用机理
(3) 群锚系统的锚固结构效应 ② 两帮锚固结构的特征与作用机理
Байду номын сангаас
三、巷道支护机理
Ld 400mm
400mm Ld 2400mm
Ld 2400mm
两帮围岩松动破碎区分类
群锚系统的锚固作用机理
三、巷道支护机理
两帮Ⅲ类锚固结构的特征与作用机理： 巷道两帮Ⅲ类松动破碎区围岩的破裂范围很大， 围岩破碎区中的剪胀变形十分剧烈，破碎区围岩的 剪胀变形压力将是巷道两帮Ⅲ类松动破碎区围岩的 主要支护载荷。同时，由于两帮围岩的破坏区域已 经超出了可锚固的范围，因而两帮的“悬吊”理论 不再适用，这种情况下，同巷道顶板Ⅲ类松动破碎 区的围岩相类似，对两帮松动破碎区的围岩应考虑 利用预应力加固拱的理论以及支护与围岩的共同作
群锚系统的锚固作用机理
(2) 群锚系统的锚固结构效应 ② 两帮锚固结构的特征与作用机理
三、巷道支护机理
两帮Ⅱ类锚固结构的特征与作用机理： 与巷道顶板Ⅱ类松动破碎区的围岩类似，两帮Ⅱ类松动破碎区围岩的破坏 范围不是很大，且可忽略作用于支护系统的剪胀变形压力的影响。这样，根 据土力学中的挡土墙理论可知，由破碎区围岩产生的而作用于支护系统的 “主动土压力”将是巷道两帮Ⅱ类松动破碎区围岩的主要支护载荷。此时可
霍州矿区岩石巷道围岩稳定性分类研究
霍州矿区岩石巷道围岩稳定性分类研究
苏夏收
【期刊名称】《山西焦煤科技》
【年(卷),期】2012(036)006
【摘要】针对霍州煤电集团下属矿区岩石巷道工程地质与生产技术条件,选取了岩体强度、岩体完整性系数、地下水状态、水平最大主应力、水平最大主应力方向与巷道夹角以及巷道埋深等6个稳定性评价指标,依据大量的现场调研样本,采用模糊聚类分析方法,研究了霍州矿区岩石巷道围岩稳定性分类方案,并在此基础上针对每类巷道的围岩稳定性状况提出了相应的支护对策.研究成果为霍州矿区岩石巷道支护设计、施工和管理提供了一定的依据.
【总页数】4页(P4-7)
【作者】苏夏收
【作者单位】霍州煤电集团吕梁山煤电公司木瓜煤矿,山西方山033100
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
【相关文献】
1.神火矿区回采巷道围岩稳定性分类研究 [J], 曹锋;程永
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3.霍州矿区煤巷围岩稳定性分类与支护对策研究 [J], 张志康;单仁亮;王连国;陆银龙
4.巷道围岩稳定性的判据及岩石分类 [J], ()万禧
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巷道围岩稳定性及控制技术
(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。
对于煤层巷道，研究表明，以围岩的节理裂隙间距与分层厚度表示岩 体完整性是最合适的，且工作面的直接顶初次垮落步距与巷道顶板围岩的 节理裂隙间距以及分层厚度有密切的关系，如图所示。
因此，将直接顶初次垮落步距作为反映煤层巷道岩体完整性的一个综 合因素，它能反映顶板结构和构造对巷道围岩稳定性的影响。
二、巷道围岩稳定性评价
组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的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支护的相互作用只是将各支护结构的最大支护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护力缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步分析探讨分析探讨计算也与实际情况存在一定差距计算也与实际情况存在一定差距一一般不能作为准确的定量设计般不能作为准确的定量设计但可作为锚杆加固但可作为锚杆加固设计和施工的重要参考
① 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用；
② 1950~1960年，广泛采用机械式锚杆，并开始对锚杆支护进行系统研究； ③ 1960~1970年，树脂锚杆推出并在矿井得到应用； ④ 1970~1980年，发明管缝式锚杆、胀管式锚杆并应用，研究新的设计方法， 长锚索产生； ⑤ 1980~1990年，混合锚头锚杆、桁架锚杆、特种锚杆等得到广泛应用，树脂锚 固材料得到改进； ⑥ 1990~2000年，以螺纹钢锚杆为代表的锚杆加之长锚索得到了广泛应用； ⑦ 2000~至今，以高强、高预应力锚杆及锚索得到了广泛应用。
霍州矿区深部2号煤巷道支护技术研究技术报告
《霍州矿区深部2号煤巷道支护技术研究》验收材料之三霍州矿区深部2号煤巷道支护技术研究技术研究报告霍州煤电集团技术研究院李雅庄煤矿、辛置煤矿、霍宝干河煤矿有限公司二0一五年十二月目录第一章概述 (3)1 前言 (3)2 本项目研究内容与目标 (4)2.1 研究内容 (4)2.2 主要研究目标 (2)第二章矿井地质条件 (3)2.1 李雅庄煤矿6081巷地质条件 (3)2.2辛置煤矿1062巷地质条件 (5)2.3 霍宝干河煤矿102工作面两巷地质条件 (7)第三章高预应力支护理论及设计方法 (8)3.1 巷道锚杆支护的作用分析 (8)3.2 高预应力强力锚杆支护理论 (13)3.3 锚杆支护动态信息设计法 (13)第四章巷道支护难点攻克及支护初始设计 (15)4.1 李雅庄煤矿6081巷 (15)4.2 辛置煤矿1062巷 (20)4.3 霍宝干河煤矿102工作面两巷 (25)第五章支护效果 (30)5.1 李雅庄煤矿6081巷矿压监测 (30)5.2 辛置煤矿1062巷矿压监测 (31)5.4 霍宝干河煤矿102工作面两巷矿压监测 (32)第六章经济效益分析 (36)6.1 经济效益 (36)6.2 社会效益及推广应用前景 (37)第七章主要结论和创新点 (37)7.1 结论 (37)7.2 创新点 (38)第一章概述1.1 前言煤炭是我国主要能源，近30年来，煤炭占我国能源的70%以上。
目前，我国的原煤产量为40亿吨/年，位于世界首位。
随着煤炭连续的开采，浅、表部煤炭资源越来越少，目前己转向深部煤层的开采。
随着煤炭开采越来越向深部发展，深部高地应力和强烈动压巷道支护问题便越来越突出，致使大量巷道需要返修、维护，所以能否解决好深部高地应力和强烈动压巷道的支护等问题，是我国煤炭开采向纵深发展和安全生产的关键问题。
随着时代的发展、科学的进步及其不断的开采实践和理论研究，围岩工程控制理论取得了长足的发展，支护形式也随之发生了重大的变化。
霍州矿区煤巷围岩稳定性分类与支护对策研究
响， 其不 仅 取决 于工 程 地质 因素 ， 同时也 取决 于 生产 技术 因素 。通 过对 霍州 矿 区煤 巷基 本情 况 和 支护 情
类分析 的一种拓广 ， 其将模糊数学的理论 、 方法和聚
．
１ ． ７
２ １ 年 ６月 ０ １
矿 业 安 全 与 环 保
第 ３ 卷第 ３期 ８
１ ）巷道 围岩 的 强度 指 标 ， 括 顶板 强 度 。底 包 、 板 强度 和两帮 强度 。
霍 州矿 区 下 属 的 数 十 对 矿 井 每 年 施 工 煤 巷 达 ２ Ｏ万 ｍ 以上 ， 而这些 巷道 围岩 稳 定 性状 况 完 全 都 然
２ ）顶 板岩 体完 整性 指标 ， 以直 接 顶 初次 垮 落 步
州矿 区煤 巷具 体工 程地 质条 件 与生 产 技术 条 件 为背
收稿 日期 ：０ ０—１ ７；０ １— ４— ８修订 ２１ ２—１ ２ １ ０ １
基金项 目： 国家重 点基 础研 究发展 计 划 （７ ９ ３计划 ） 目 项
（ ００ Ｂ ２ ８ ５ ； ２ １Ｃ ２ ６０ ） 国家 自然科 学基金 项 目（ ０ ７ １３ ； 苏 ５ ８ ４０ ） 江 省 自然科 学基 金项 目（ Ｋ ０ ８ ３ ） 国家重 点实 验 室开放基 Ｂ ２ ０ １５ ；
摘
要 ： 对现 有煤巷 围岩稳定 性 分类 方案 不 能满足 霍州 矿 区快速 发展 的机 械 化 生产 需求 的现状 ， 针
选取 了巷道 围岩 强度 、 顶板 岩体 完 整性 、 动影 响 以及 地 应 力 等 ４个 方 面 的 ９个 指 标 ， 据现 场 大 量调 采 依 研 和统 计 的样本 ， 用基 于模 糊等价 关 系 的聚 类分 析 方 法 ， 究 了霍 州 矿 区煤 巷 围岩 稳定 性 分 类 方案 ， 采 研
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霍州矿区巷道围岩稳定性评价及控制技术研究
一、立项背景
多年来，霍州煤电集团公司矿井巷道围岩控制一直靠传统经验，巷道支护方式、支护参数的确定，没有科学依据，巷道支护投入大，成本高，效果差的问题一直得不到很好的解决，为了有效控制巷道围岩，合理进行巷道支护，集团公司决定与中国矿业大学合作，开展矿井巷道围岩稳定性评价及控制技术研究工作，为有效进行巷道支护提供科学依据。
二、主要研究内容
1、复杂、困难条件下巷道支护技术研究
①高应力碎胀围岩巷道支护技术研究
②复合顶板煤巷支护技术研究
③动压煤巷支护技术研究
④近距离煤层巷道支护技术研究
⑤风氧化带巷道支护研究
2、地应力测试
3、围岩物理力学性质测试
4、巷道围岩稳定性评价
5、锚杆支护设计、支护机理研究
6、巷道围岩控制专家系统研制
7、支护监测
8、霍州煤电有限公司锚杆支护材料标准与施工规范
三、项目预期目标
1、技术指标
①成巷速度在现有基础上提高10%～15%以上
②一般条件下巷道围岩变形量控制在50mm～200mm，特殊条件下巷道围岩变形量在现有基础上降低30%～50%
2、经济指标
巷道支护与维护总成本在现有基础上降低15%左右
四、2007年工作进度安排
2007年元月完成辛置、曹村和李雅庄三矿复杂和困难条件下巷道支护技术研究及监测工作，2007年元月至3月完成辛置、李雅庄矿现场地应力测试工作，2007年3至4月完成曹村、三交河、店坪矿现场地应力测试工作，2007年4至6月完成团柏、白龙、回坡底、木瓜、庞庞塔矿现场地应力测试工作。
2007年7月～2007年12月进入实验室研究阶段，进行巷道围岩力学性质测试，巷道锚杆支护机理、支护设计与施工工艺优化研究。
进行巷道围岩稳定性评价、巷道围岩控制专家系统研制。
对三交河近距离煤层巷道支护进行调研，拿出设计方案，拿出店坪矿风氧化带巷道支护设计方案。
五、工作措施
1、成立领导组
组长：杨新华
成员：张新蛮王冬辉张永安王云龙陈福明马文芳孟毅屈成民贾发元卫学林
2、成立课题组
组长：张新蛮负责方案的审查、参与项目落实工作。
成员：集团公司郝清亮、段跃春、贺龙祥、安冀鸿参与项目落实工作，负责观测仪器仪表采购，项目实施地点的确定，协调科研院校与矿井的协作关系
吕梁公司关玉庆、崔海平负责吕梁三矿项目落实协调工作。
矿井：1、辛置矿：王冬辉、李增禄负责辛置矿动压巷道的施工和巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作。
2、曹村矿：张永安、史金粮负责曹村矿动压巷道的施工和巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作。
3、团柏矿：陈福明、吴红雷负责团柏矿矿巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作。
4、白龙矿：马文芳、范启文负责白龙矿巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作。
5、李雅庄矿：王云龙、许建平负责李雅庄矿动压巷道的施工和巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作。
6、三交河矿：孟毅、王文戈负责三交河矿巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作，负责近距离煤层巷道支护研究试验地点选择和参数提供，负责小煤柱护巷研究试验地点选择和参数提供。
7、回坡底矿：屈成民、李同荣负责回坡底矿巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作。
8、店坪矿：贾发元、梁春祥负责店坪矿巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作，负责风氧化带巷道支护研究地点选择和巷道参数提供。
9、木瓜矿：苏夏收、董福凯负责木瓜矿巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作。
10、庞庞塔矿：卫学林、王德才负责庞庞塔矿巷道围岩物理力学性质测试、地应力测试地点选择、钻孔施工工作。
生产技术部
2007年2月1日。