巷道围岩控制方法与支护方式
煤矿深部岩巷围岩控制理论与支护技术
煤矿深部岩巷围岩控制理论与支护技术摘要近年来，随着我国煤矿产能的不断提高，开采的深度也随之增加，采区也开始由浅入深，基于这一现状，致使井下巷道围岩的应力也随之增大，围岩条件日趋复杂，巷道变形、巷道底鼓等现象常有发生，这些问题都严重影响了巷道围岩的稳定性，也为煤矿井下开采工作的顺利进行埋下了隐患。
因此，对煤矿深部岩巷围岩的稳定性进行控制已经迫在眉睫。
本文首先对煤矿深部围岩稳定性控制理论进行概述，进而简要地阐述了煤矿深部岩巷围岩支护原则，并根据笔者多年的工作实践经验总结出煤矿深部岩巷围岩支护技术，期望以此能够为煤矿的安全生产提供一些帮助。
关键词煤矿深部岩巷；围岩；控制理论；支护原则；支护技术1 煤矿深部围岩稳定性控制理论概述从力学性质的角度讲，围岩的稳定性通常取决于岩体自身的变形性质和强度。
另外，围岩自身所受的应力状态也对其稳定性有一定影响。
围岩体主要由两部分组成：一是岩石骨架，二是结构面。
通常煤矿深部的围岩都经历了漫长的地质年代，并且在长期的高压作用影响下使得岩石骨架变得异常致密和坚硬，所以实际影响煤矿深部围岩变形性质和强度的因素主要是结构面。
因此，想要控制煤矿深部围岩的稳定主要应从结构面和应力状态着手。
煤矿深部岩巷开挖过程中，使围岩体所受的应力状态发生了变化，导致了围岩从原本的稳定状态逐渐转变为非稳定状态，虽然，在开挖初期，围岩的抗压强度比较高，但是随着不断的开挖卸荷，致使围岩的侧压有所下降，正常情况下，近表围岩的侧压将会降至为零。
与此同时，大部分应力开始向巷道周向转移，使得应力集中，这时的周向应力一般会升高3倍左右。
通常煤矿700m~900m深度的巷道，近表围岩的围压卸荷幅度大约在20MPa，巷道周向的应力将会增加近60MPa，在如此大的应力作用下，会使围岩的劣化速度不断加快，裂缝也会从表面不断向内部扩散，进而造成围岩失稳。
为了确保围岩的稳定性，就必须在对巷道进行开挖后立即进行必要的支护。
2 煤矿深部岩巷围岩支护原则在对煤矿深部岩巷围岩进行支护时，应遵循以下支护原则：首先，应尽量维护并保持围岩体自身残余强度的原则。
巷道围岩控制
巷道围岩控制
巷道围岩控制是指在地下巷道开挖过程中，通过采取一系列的措施和手段，以保证巷道周围岩层的稳定性和安全性。
巷道围岩控制是地下工程施工中的重要环节，主要目的包括以下几个方面：
1. 防止巷道塌方：采用支护结构和材料，如钢支撑、锚杆、锚喷等，对巷道周围的岩层进行支护，防止其塌方。
2. 防止岩爆和冒顶：通过喷浆封孔、锚喷、钻爆、预裂、顶板保护等措施，增强巷道周围岩体的稳定性，防止岩爆和冒顶的发生。
3. 控制地表沉降：在地下巷道开挖过程中，采用合适的措施和技术，控制地表沉降的幅度和范围，保护地表建筑物的安全。
4. 控制地下水：巷道开挖过程中，地下水的水压和渗流量增大，容易引起巷道周围岩体的涌水和破坏。
因此，需要采取合适的水文地质措施，控制地下水的水压和渗流，保证巷道的稳定和安全。
总之，巷道围岩控制是地下巷道施工中的重要环节，需要综合考虑地质条件、工程要求和施工技术等因素，采取相应的措施和手段，确保巷道的稳定和安全。
煤矿巷道支护设计及施工工艺
支护设计一、巷道断面巷道断面直墙半圆拱型，净下宽：3.6m，净高：3.0m，净断面：9.4㎡,掘进下宽：3.8m，掘进中高：3.1m，掘进断面：10.6㎡。
二、支护方式（一）、永久支护巷道永久支护方式采用锚网喷，巷道交叉口、岩层松软、过断层等地段采用锚网喷+锚索支护。
按悬吊理论计算锚杆参数：1、锚杆长度计算：L=KH+L1+L2式中 L---锚杆长度，m；H---冒落拱高度，m；K---安全系数，一般K=2；L1---锚杆锚进稳定岩层的深度，一般按0.5m；L2---锚杆的外露长度，一般取0.1m；其中：H=B/2f=3.8/(2×3)=0.63B---巷道掘进宽度，取3.8m；f---岩石坚固系数，取3；K---安全系数，一般K=2；则：L=2×0.63+0.5+0.1=1.862、锚杆间距、排距计算：设计时间距、排距均为a，则a=［Q/KHγ］1/2=1.02式中 a---锚杆间排距，m；Q---锚杆设计锚固力，64kN/根；H---冒落拱高度，0.63m；γ---被悬吊砂岩的密度，取25kN/m³；K---安全系数，一般K=2；通过以上计算，选用直径20mm螺纹钢树脂锚杆，长度为2.0m，锚杆间、排距为 0.9m。
网片采用钢筋网，相邻网片要压茬连接，搭接长度不小于100mm。
爆破前锚网支护距迎头不大于0.7m，炮后不大于2.4m。
围岩性较好时，采用先锚后喷的方式；围岩稳定性较差是，锚杆间、排距应适当缩小，并要先及时喷射混凝土，喷浆厚度不小于30mm，然后打设锚杆，复喷必须达到设计厚度。
初喷距工作面不超过5m，复喷距工作面不超过10m。
洒水养护时间不少于28天。
（二）、临时支护1、由于锚杆机手柄长度为1.3m，锚杆间距为0.9m，因此，在炮后及时进行敲帮问顶，然后操作人员站在支护完好的地点打设顶锚杆作为临时支护。
2、初喷工作面作临时支护。
炮后及时找掉，冲刷巷帮后立即进行初喷，初喷厚度不小于30mm，喷体初凝20min后，施工人员方可进入迎头。
探讨如何有效控制巷道围岩形变
探讨如何有效控制巷道围岩形变引言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，高地应力巷道支护问题便越来越突出，如冲击地压、围岩大变形、强烈底臌等浅部巷道没有的支护问题。
孟村煤矿煤层埋藏深，煤层厚，地质构造较多，随着中央带式输送机大巷的不断延伸，冲击地压灾害日益显现，选取合理的支护参数和防冲措施对工作面安全生产至关重要。
1、工程概况中央带式输送机大巷设计层位在煤层中部，顶板为砂岩，底板为铝质泥岩，巷道规格为掘宽5.64m，掘高4.57m，掘进断面积达22.4m2，属于典型的深部大断面巷道。
原支护形式为：锚杆规格采用φ20×2800mm，锚杆托盘为150×150×8mm；锚索采用φ21.6×8800mm的钢绞线，间排距2.1m×2.1m，布置形式为“四四”型，锚索托盘规格为：100×100×10mm、200×200×10mm、300×300×10mmQ235组合托盘。
该巷道在掘进过程中，动力显现频次、强度与日俱增，主要表现为煤炮频繁、声响巨大，伴随围岩震动，造成掘进工作面煤壁片帮，顶板抽冒，巷道成形差，支护施工困难，施工安全存在风险。
2、巷道稳定控制方法2.1 掘进支护在冲击地压矿井的支护设计中，要坚持一次支护的原则。
特别是锚杆支护，应尽量一次支护就能有效控制围岩变形，避免二次或多次支护。
一方面，这是矿井实现高效、安全生产的要求，为采矿服务的巷道和硐室等工程，需要保持长期稳定，不能经常维修；另一方面，这是锚杆支护本身的作用原理决定的。
巷道围岩一旦揭露立即进行锚杆支护效果最佳，而在已发生离层、破坏的围岩中安装锚杆，支护效果会受到显著影响。
中央带式输送机大巷为矩形断面，采用锚网索喷联合支护。
锚杆采用20#左旋无纵筋400号螺纹钢筋，L=2500mm，杆尾螺纹为M22，螺纹长度150mm，配高强度螺母，矩形布置，间排距700mm；锚杆托盘采用拱型高强度托盘，钢号Q235，规格为150×150×10mm，拱高不低于34mm，配调心球垫和减阻尼龙垫圈；锚杆护板采用W型钢护板，厚度5mm，宽280mm，长度450mm。
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。
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
超化煤矿巷道围岩变形特征及稳定性控制措施分析
超化煤矿巷道围岩变形特征及稳定性控制措施分析摘要：本文以超化煤矿22底板轨道下山下段（原中央行人下山）巷道出现的变形破坏问题作为分析对象，对巷道出现的变形破坏原因进行了探究，结合巷道地质条件实际，针对性提出了“锚网喷+底板锚杆+预留变形量+全断面封闭格栅拱形支架”复合型支护方案，从巷道返修情况来看，返修支护方案整体实现了对巷道围岩的稳定性控制，对类似巷道支护有一定的借鉴意义。
关键词：煤矿巷道；围岩变形；特征；稳定性；控制；分析1、工程概况超化煤矿22底板轨道下山下段巷道埋深在660m左右，从地质勘察来看，巷道所在层位主要是粉砂岩，其中包含有较多的裂隙，也含有一定的钙质结核和黄铁矿，包含一层厚度在0.2m左右的泥岩，非常容易出现破碎问题。
根据现场勘测情况来看，最大的水平主应力为水平应力，大小接近29MPa，与巷道呈现出69°的夹角，巷道整体承受着相对较高的地应力影响，虽然巷道围岩的强度相对较大，但是在巷道掘进后，整体表现出较强的变形破坏问题。
从巷道原支护设计来看，巷道设计采用的是锚网索支护。
2、22底板轨道下山下段巷道变形破坏特点通过对22底板轨道下山下段巷道的现场观测来看，巷道主要的变形破坏特点主要表现在三个方面：首先，巷道在全断面出现了变形破坏问题，巷道两帮内挤明显、底鼓突出、拱顶下沉量较大。
其次，巷道围岩不仅变形量较大，同时，变形速度相对较快，且出现了变形持续时间偏长的问题。
从现场测量来看，很多巷道在掘进后的2d内，变形速度少则达到了12mm/d，多则可以得到110mm/d。
从变形时间来看，巷道变形持续时间达到了8个月，部分地段甚至超过了15个月。
从变形量来看，围岩变形量通常情况再280mm-1000mm之间，部分地段甚至出现了更大的变形。
第三，巷道在变形破坏的过程中，很多支护结构也有着明显的破坏问题，巷道表面的浆体开裂较多，同时，很多地段的锚索、锚索也出现了较多的破断。
虽然技术人员进行了多次修复，围岩的稳定性相对于先前有了提升，但是整体仍旧不能保证较长时间的稳定。
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巷道围岩控制方法与支护方式
[摘要]在煤矿生产过程中，巷道围岩控制与巷道的支护是非常重要的环节，关系到煤炭生产的高产高效与采煤安全生产。
降低巷道围岩应力，提高围岩的稳定性，合理选择支护是巷道围岩控制的主要途径。
本文主要阐述了巷道围岩压力及影响因素、巷道围岩控制措施、方法和巷道保护与支护措施等技术问题。
【关键词】巷道；围岩控制；支护方式
在煤矿生产过程中，巷道围岩控制与巷道的支护是非常重要的环节，关系到煤炭生产的高产高效与采煤安全生产。
降低巷道围岩应力，提高围岩的稳定性，合理选择支护是巷道围岩控制的主要途径。
回采导致的支承压力不但数倍于原岩应力，并且，影响范围大。
巷道受回采影响后，围岩应力、围岩变形成几倍、几十倍急增。
巷道围岩控制的实质是利用煤层开采引起采场周围岩体应力重新分布的规律，正确选择巷道布置和护巷方法，使巷道位于应力降低区内，防范回采引起的支承压力的影响，控制围岩压力。
本文主要阐述了巷道围岩压力及影响因素、巷道围岩控制措施、方法和巷道保护与支护措施等技术问题。
1、巷道围岩压力及影响因素
1.1、围岩压力
（1）松动围岩压力。
因巷道挖掘而松动、塌落的岩体，其重力直接作用在支架结构物上的压力，表现为松动围岩压力载荷形式，如支护没有有效控制围岩变形，围岩形成松动垮塌圈时，造成松动围岩压力，顶压显现严重。
（2）变形围岩压力。
支护可控制围岩变形的发展时，围岩位移挤压支架而出现的压力，即：变形围岩压力。
在围岩、支护力学体系中，围岩与支架互相作用，围岩就对支架施加变形压力。
弹性变形压力是围岩弹性变形时作用在支架上的压力，弹性变形出现的速度很快，变形量相当小，围岩、支护相互作用的过程，实际作用较小。
塑性变形压力是因为围岩塑性变形和破裂，围岩向巷道空间位移，使支护结构受压，这是变形围岩压力的基本形式。
塑性变形的状况由巷道塑性区和破裂区的范围所决定。
塑性区的扩展具有时间效应，它不再扩展时，围岩变形速度就下降。
（3）膨胀围岩压力。
与变形压力不同，它是由吸水膨胀导致的。
从表面上看，膨胀压力是变形压力，而两者的变形机制完全不同。
一个是与水发生理化反应；一个是围岩应力与结构效应。
（4）冲击撞击围岩压力。
冲击围岩压力是围岩积累了大量弹性变形能后，立即释放的压力；撞击围岩压力是采面上覆岩层剧烈运动对巷道支护体产生的压力。
1.2、围岩压力的影响因素
围岩压力的影响因素可分为开采的技术因素和地质因素。
在开采技术因素中，影响最大的是回采状况，就是巷道与采煤工作面的相对空间、时间关系。
如：巷道是处在一侧、两侧或邻近煤层采动影响环境下，是受一次还是受多次采动影响，采动影响是稳定了，还是正处于采动中。
还有就是巷道维护方法，如：巷旁支护方式、巷道断面形状和大小、巷道掘进的方法、巷道基本支护的类型与参数等。
主要地质因素主要有：原岩应力状态、围岩力学性质、岩体结构、岩石的组成和胶结状态、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，把作用在巷道周围的集中载荷，转移至离巷道较远的新支承区，实现降低围岩应力。
（2）采用围岩钻孔注浆、锚杆支护、锚索、巷道周围喷浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等措施方法，增高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。
（3）架设支架可以对围岩加径向力，支撑松动塌落岩石，加大巷道的围压，保持围岩三向受力状态，提高围岩强度，限制塑性变形区和破裂区的发展。
按巷道矿压显现规律，巷道支护可分为巷内支架支护、加强支架支护、巷旁支护和联合支护等形式。
3、选择巷道支护形式
煤矿井巷的回采巷道的长度一般占矿井巷道总长度的60%~70%。
开拓巷道布置在较稳定的岩层内，回采巷道受煤层开采产生应力集中的影响，回采巷道支护的选择和维护就比较困难，这是一些巷道的支护方式与围岩的变形特性不适应，巷道支护的参数选择不科学；巷道支护装备和机具配套的不合理；新的材料、工艺和设备配套的技术措施、规范等跟不上，导致巷道支架失效，维护较难，必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，选择适合煤矿条件的支护形式；二是选择较为技术先进的支护形式，改善生产条件、减轻员工的体力劳动强度；三是巷道支架遵循巷道围岩变形规律。
确保巷道断面满足煤矿生产中的掘进、采煤、通风、运输等需要，为采煤提供有利的条件；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、高效和集约生产奠定基础。
总之，关于巷道围岩压力及影响因素，煤矿技术人员要进行理论分析和进行实践总结，关于采取哪些围岩保护和支护措施、方法，选择何种巷道支护方式，应在地质和采矿理论的指导下，从矿井地质的实际出发，科学进行分析和论证而确定。
参考文献
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