89-30-永久煤柱下巷道围岩稳定性及控制技术分析-2016年第3期
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策煤矿深部岩巷作为煤矿通风、支护等重要设施，与矿井的安全生产息息相关，稳定性直接关系到矿井的生产效益。
然而，由于矿井条件差异大，岩层结构复杂，存在多种因素导致岩巷岩石变形和破坏，因此对岩巷围岩的稳定研究和支护设计尤为重要。
一、岩巷围岩稳定性分析1、围岩物理力学特性首先参考实际岩巷中的围岩物理力学特性进行分析。
围岩物理力学特性包括:岩石的力学参数(包括弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、剪切强度等)、实际受力状况(包括矿压状态、应力分布等)和岩石的物理特性(包括吸湿性、变形性等)。
2、围岩的结构特点其次分析岩巷围岩的结构特点，主要指影响围岩稳定性的地质构造和构造面、断层等结构因素。
常见的地质构造有褶皱、节理、逆断层、正断层等，这些结构在岩巷开挖过程中容易引起围岩分层、裂隙和破碎等;此外，断层的存在会引起矿区应力集中，加剧岩巷围岩的破坏。
3、外力因素的影响外力因素主要指煤炭层及覆岩的厚度、坚硬程度、断层、构造等因素及开挖方式、支护方式等因素对岩巷造成的影响。
这些因素直接影响岩巷的开挖及支护难度、围岩的破裂及移动情况。
综上，只有通过对围岩物理力学特性、围岩结构特点及外力因素的影响等因素进行详细的分析，才能确定出相应的围岩稳定性评价和支护对策，从而使岩巷得到稳定和安全地运行。
二、岩巷围岩支护设计岩巷围岩支护的核心在于理顺围岩与支护之间的力学关系，即通过支护手段减少围岩应变能，控制岩石变形，以维护岩巷的稳定从而保障煤矿安全生产。
1、支护模式的选择支护模式需要根据开采条件、矿岩石性质及其变形规律而定，常见的支护模式有锚杆支护、喷锚支护、锚网支护、聚合物支护等，其中锚杆支护是诸多岩巷支护模式中广泛采用的一种方案。
2、支护策略的选取对于岩巷围岩破裂和移动情况不同的部位，需要采用不同的支护策略。
这些策略包括: 优化锚杆布局、增加支撑杆数量及密度、加强岩石的极限支撑能力、选择合适的注浆材料等，结合岩巷所处的实际环境和矿压情况进行综合分析，从而实现围岩稳定的目的。
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。
巷道围岩稳定性及控制技术
单根锚杆的锚固作用机理
三、巷道支护机理
根据以上基本方程，分别考虑有托盘锚杆和无托盘锚杆与围岩相
互作用的边界条件，利用MATHCAD软件解出锚杆表面的剪应力及锚
杆的轴向正应力分布： ① 无托盘锚杆轴向力学作用分析
无托盘锚杆表面剪应力分布
无托盘锚杆轴向正应力分布
单根锚杆的锚固作用机理
单根锚杆的锚固作用机理
(1) 锚杆轴向力学作用理论分析
三、巷道支护机理
为研究单根锚杆的轴向力学作用，从 锚杆中取出一个单元体来研究，根据单元 体的平衡条件：
锚杆本身的平衡条件：
锚杆结构及单元体受力分析示意图
对于以砂浆、速凝水泥或树脂作为锚固
剂的胶结式锚杆，粘结剪应力同锚杆杆 体与围岩之间的相对位移成正比 ：
② 有托盘锚杆轴向力学作用分析
三、巷道支护机理
锚杆表面预剪应力分布
锚杆轴向预应力分布
群锚系统的锚固作用机理
三、巷道支护机理
群体锚杆的支护作用不只是单根锚杆作用的简单线性叠加，而是一个 整体支护结构的作用。影响群体锚杆支护作用的一个最根本的客观因素是 巷道的围岩状态，在不同的巷道围岩状态下，锚杆支护具有不同的作用机 理。因此，分析群锚系统的锚固作用机理时应考虑与巷道的围岩状态相结 合，即研究在不同的围岩条件下，群锚系统是如何与围岩共同组成一个锚 固结构的，以及锚固结构是如何保持自身的稳定并且对其外围岩体发挥承 载作用的。 此外，理论研究的成果以及井下的实践均表明，护表构件以及预应力 是影响群体锚杆支护效果的两大关键因素，对于充分发挥群体锚杆支护系 统的主动、及时支护能力，提高巷道的支护质量具有十分重要的作用，因 此分析群体锚杆支护系统的护表构件效应以及预应力效应将是进一步研究 支护系统形成的锚固结构效应的一个前提，对于深入理解群体锚杆支护系 统的锚固作用机理具有十分重要的意义。
巷道围岩稳定性及控制技术综述PPT文档共52页
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
《柱旁充填煤充结构体失稳机制及对围岩稳定性的影响研究》范文
《柱旁充填煤充结构体失稳机制及对围岩稳定性的影响研究》篇一一、引言在煤炭开采过程中，柱旁充填煤充结构体的稳定性对于保障矿井安全和提高煤炭开采效率具有重要意义。
然而，由于地质条件、采矿方法、充填材料等多方面因素的影响，柱旁充填煤充结构体常常出现失稳现象，对围岩稳定性造成严重影响。
因此，研究柱旁充填煤充结构体失稳机制及其对围岩稳定性的影响，对于指导煤炭开采、保障矿井安全具有重要意义。
二、柱旁充填煤充结构体失稳机制（一）地质因素影响地质因素是影响柱旁充填煤充结构体稳定性的主要因素之一。
地质构造、岩层产状、地层压力等因素都会对充填体的稳定性产生影响。
例如，地质构造复杂地区，充填体易受构造应力影响而发生变形、破裂，导致失稳。
（二）采矿方法及充填材料影响采矿方法和充填材料的选择也会对柱旁充填煤充结构体的稳定性产生影响。
不合理的采矿方法会导致围岩应力重新分布，使得充填体受到不均匀的应力作用，从而发生失稳。
而充填材料的性能、配比等也会影响充填体的强度和稳定性。
（三）时间效应影响随着时间的推移，柱旁充填煤充结构体会受到地压、地下水、化学腐蚀等多种因素的影响，导致其性能逐渐降低，从而发生失稳。
三、对围岩稳定性的影响（一）围岩变形与破坏柱旁充填煤充结构体失稳后，会导致围岩应力重新分布，使得围岩产生变形、破裂甚至坍塌。
这种变形和破坏会进一步影响周围岩体的稳定性，甚至可能引发更大的地质灾害。
（二）矿井安全风险增加柱旁充填煤充结构体失稳不仅会影响围岩的稳定性，还会增加矿井的安全风险。
一方面，失稳的充填体会对矿井内的设施、设备等造成损坏；另一方面，由于围岩的变形和破裂，可能导致矿井内部出现裂缝、空洞等危险源，威胁矿工的生命安全。
四、研究方法与成果（一）研究方法针对柱旁充填煤充结构体失稳机制及对围岩稳定性的影响研究，可以采用理论分析、数值模拟、现场观测等方法。
其中，理论分析主要用于探讨失稳机制及影响因素；数值模拟可以用于模拟实际工程中的情况，预测可能出现的失稳现象；现场观测则可以用于验证理论分析和数值模拟的结果。
煤矿深部岩巷围岩的稳定与支护技术分析
煤矿深部岩巷围岩的稳定与支护技术分析文章分析了煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的现状，探析了提高煤矿深部岩巷围岩稳定性的支护技术，以供参考。
标签：煤矿；深部岩巷围岩；稳定与支护技术1 前言煤炭资源作为一种重要的能源资源，社会需求量巨大，随着煤炭资源的开采，浅部资源逐渐的枯竭，煤炭开采工作逐渐的向深部延伸。
随着煤矿开采深度的增加，矿井地质条件越来越恶化，涌水量增加、地应力增大、破碎岩体增多，导致深部岩巷围岩的稳定和支护难度增加，同时还会增加生产成本，如何处理煤矿深部岩巷围岩稳定和支护问题，已经成为困扰众多煤矿企业的难题。
因此，文章针对煤矿深部岩巷围岩稳定和支护技术的研究具有非常重要的现实意义。
2 煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的现状分析煤炭自身所处地层之下，随着矿井深度的不断延伸，并且在开挖的过程中会对围岩的稳定性产生一定的影响，必须采用有效的支护技术进行处理。
但是，通过对现阶段出现的众多深部围岩支护理论进行研究和分析，这些理论存在许多问题，并不能够准确的揭示深部岩巷围岩变形以及破坏机理，采用的多种支护方式或者技术，也不能够起到有效的支护作用，在深部矿井高地压的作用下，很容易导致巷道出现破坏、变形等问题，甚至导致巷道出现坍塌事故，必须对支护形式进行实时的监控，一旦发现问题进行及时的维护和翻修，但是这样会大幅度的增加支护成本，还会降低煤矿开采进度，影响煤矿企业的采煤量和经济效益。
3 提高煤矿深部岩巷围岩稳定性的支护技术分析随着煤矿开挖深度的增加，围岩自身的受力状况发生巨大的变化，巷道不同位置围岩的压力状况、应力状况都存在一定的差异，为了保证煤矿深部岩巷围岩的稳定性，应该采取多种支护技术，以此提高围岩自身的承载力和强度，防止围岩出现失稳或者坍塌的现象。
3.1 锚杆支护技术传统的锚杆支护原理包括加固拱、组合梁、悬吊等原理，笔者通过实际测量和数值计算，对深部岩巷围岩变形的冲击性、扩容性以及流变性等进行分析，然后采用合适的锚杆支护技术进行加固。
煤矿巷道掘进围岩变形及稳定性分析
煤矿巷道掘进围岩变形及稳定性分析摘要：巷道作为矿山开采的主要载体之一，其数量和长度逐年增加。
巷道由于其特殊的工作目的，属于深埋于沉积岩地层中的地下工程，不同于地面工程。
地下深部围岩变形大，稳定性差。
巷道掘进工作面围岩的稳定性会受到多种因素的影响。
因此，在煤矿巷道掘进过程中围岩的变形与稳定性监测具有十分重要的意义。
一是要保证巷道的绝对安全，这就需要支护达到理想效果；二是尽可能地保证掘进速度，达到节约成本的目的。
本文对煤矿巷道掘进围岩变形及稳定性进行了分析，为工程安全建设提供支撑与参考。
关键词：煤矿巷道掘进;围岩变形;稳定性引言由于采矿巷道在开采影响下会发生变形和破坏，难以维持。
因此，煤矿在巷道开采过程中一般选择避免相邻工作面开采影响，即在相邻工作面开采完成后，等待采空区上覆岩层的运动趋于稳定。
再开始掘进下区段回采巷道。
但某些矿井由于采掘关系安排不当，特别是单翼采区布置时需在邻近工作面回采的同时掘进下一工作面回采巷道。
为了保证采掘工作顺利接续，回采工作面和巷道掘进“相对而行”的情况越来越频繁。
在对采对掘普遍出现的环境下，迎采巷道围岩变形失稳，锚杆和锚索支护部分失效，围岩控制更为困难，严重影响矿井的安全高效生产。
1变形机制（1）岩体的重力应力。
随着隧道深度的增加，岩体中储存的内部弹性能也增加。
巷道开挖时，围岩应力状态受到扰动，稳定的三维应力场变为不稳定的二维应力场，释放出巨大的应变能，导致巷道变形破坏。
特别是对于深软岩巷道，这种情况更为明显。
围岩的埋深对巷道的变形影响很大，如果不及时采取有效的支护措施，可能会因变形过大而导致巷道不稳定，造成破坏。
（2）地质条件。
巷道的稳定性不仅取决于岩石本身的强度，更重要的是取决于巷道的地质条件，这包括岩体的发育情况、地下水等。
一般来说，围岩的地质结构越发育，围岩的完整性就越差。
（3）巷道开挖的方式。
巷道掘进采用钻爆法，爆破作用下使得围岩松动破碎，导致巷道浅层围岩周围出现一定范围的松动圈。
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
巷道围岩稳定性及控制技术52页PPT
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
巷道围岩稳定性及控制技术
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的பைடு நூலகம்人才能 所向披 靡。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
巷道支护理论与技术永久煤柱下巷道围岩稳定性及控制技术分析孙明磊1，李佳丽2（1.华东理工大学，上海200237； 2.中煤煤炭进出口公司，北京100024）［摘要］以岱河煤矿Ⅳ1专用回风巷变形破坏为研究对象，从煤柱支承压力、围岩强度、现有支护措施3个方面分析了其破坏影响因素和机理，通过建立FLAC 2D模拟模型明确了巷道与煤柱边缘水平距离、巷道支护方式对围岩应力分布的影响。
研究了U 型钢、注浆及锚索结构补偿支护3种作用下的巷道弯矩分布、围岩位移等特点，提出了永久煤柱下的巷道在U 型钢基础上应进行注浆加固，再用锚索进行针对性支护结构补偿，形成稳定的共同承载体，有效地控制巷道变形。
［关键词］永久煤柱；围岩稳定性；数值模拟；围岩应力［中图分类号］TD353［文献标识码］A［文章编号］1006-6225（2016）01-0059-04Stability and Control Technology of Surrounding Ｒock under Permanent Coal PillarSUN Ming-lei 1，LI Jia-li 2（1.East China University of Science ＆Technology ，Shanghai 200237，China ；2.China National Coal Import ＆Export Co.，Ltd.，Beijing 100024，China ）Abstract ：Broken influence elements and mechanism of special return air entry of Daihe coal mine were analyzed ，which includedsupporting pressure of coal pillar ，surrounding rock strength and supporting way.Detailed numerical modeling of FLAC 2D was conducted to evaluate surrounding rock stress distribution that influence by horizontal distance of roadway to coal pillar edge and supporting way.These papers studied the characters of roadway moment distribution and surrounding rock displacement that influenced by three dif ferent supporting way ，which included U style steel supporting ，grouting reinforcement and compensate supporting with cable ，put for-ward grouting and compensate supporting with cable should be used on the basis of U style steel supporting in roadway under the perma-nent coal pillar ，then stability supporting body would formed ，and roadway deformation could be controlled effectively.Keywords ：permanent coal pillar ；surrounding rock stability ；numerical simulation ；surrounding rock stress［收稿日期］2015－08－07［DOI ］10.13532/11－3677/td.2016.03.016［基金项目］国家自然科学基金项目（51174070）；河北省自然科学基金资助项目（D2013402006）［作者简介］孙明磊（1984－），男，江苏盐城人，硕士，主要从事矿井地质环境监测和矿井生产信息化建设研究。
［引用格式］孙明磊，李佳丽.永久煤柱下巷道围岩稳定性及控制技术分析［J ］．煤矿开采，2016，21（3）：59－62，149.1工程概述岱河煤矿Ⅳ1专用回风巷位于Ⅳ1采区轨道上山南侧，巷道埋深430 605.5m 左右，所在层位为粉砂岩，裂隙较发育，较软，含黄铁矿、钙质结核；中间有0.5m 厚的泥岩夹层，极软，易破碎。
Ⅳ1回风巷为Ⅳ1采区专用回风巷道，巷道上方布置有Ⅳ3217和Ⅳ3218工作面，两工作面回采结束后形成的永久煤柱与Ⅳ1专用回风巷斜交。
Ⅳ1专用回风巷现有支护方式为29U 型钢棚支护，巷道两帮收敛量较大，棚腿扭曲变形严重，底鼓强烈，虽屡经修复但巷道有效使用断面仍难满足Ⅳ1采区生产要求。
2Ⅳ1专用回风巷变形破坏原因及机理分析研究表明，影响深部巷道围岩变形破坏因素很多，不同巷道其变形破坏原因也有着较大不同。
综合多方面资料与研究，针对岱河煤矿Ⅳ1专用回风巷具体地质条件，巷道变形破坏因素分析如下：永久煤柱支承压力影响Ⅳ1专用回风巷与Ⅳ3217和Ⅳ3218两工作面回采结束后形成的永久煤柱间距较小，巷道处于回采煤柱形成的支承压力升高区。
现有地质资料表明，Ⅳ1专用回风巷上方煤柱形成的支承压力峰值约为原岩应力的3倍左右，根据巷道平均埋深估算，围岩中的切向应力达到32MPa 以上。
巷道上方的高支承压力对巷道稳定产生较大影响。
巷道围岩强度Ⅳ1专用回风巷所在层位为粉砂岩，裂隙较发育，且含有0.5m 厚泥岩夹层，膨胀性软岩成分含量较高。
在高应力作用下，该类型围岩极易发生变形破坏。
现有支护措施Ⅳ1专用回风巷目前使用29U型钢棚支护，造成其强烈变形的原因主要有：（1）现有支护结构承载性能较差从Ⅳ1专用95第21卷第3期（总第130期）2016年6月煤矿开采COAL MINING TECHNOLOGY Vol.21No.3（Series No.130）June 2016中国煤炭期刊网 w w w .c h i n a c a j .n e t回风巷变形破坏特征可以看出，现有29U型钢棚支护体和巷道围岩相互作用关系较差，多数支架处于局部承载状态。
29U型钢棚拱部承载能力较强，而直腿承载能力较弱，导致巷道两帮成为高应力释放区域，出现较大收敛。
因此，应对现有支护结构进行针对性支护补强。
（2）无控底措施Ⅳ1专用回风巷目前仅对巷道顶板和两帮进行了支护，而底板处于无支护状态，以致底板成为高应力和变形能释放点，表现为巷道严重底鼓，仅4个月底鼓量就达到500mm左右，同时强烈的底鼓也加剧了两帮的收敛，造成巷道严重失稳。
（3）现代支护理论强调，巷道支护应充分调动围岩自承能力Ⅳ1专用回风巷采用了29U型钢棚支护，为一种被动支护方式，未能充分调动围岩自身承载能力，在高地应力及采动载荷的影响下，难以有效控制围岩的变形破坏。
3Ⅳ1专用回风巷数值模拟分析3.1数值模拟模型建立根据Ⅳ1专用回风巷与上部煤柱的相对位置关系，采用FLAC2D建立数值模拟模型，见图1。
模图1数值模拟模型型设计宽130m，高50m，按埋深530m计算上边界载荷，模型左右及下部边界固定。
假定煤柱宽40m，高2.6m，位于模型中部，两侧采空。
下部的Ⅳ1专用回风巷断面为半圆拱形，宽3m，高2.9m。
3.2岩体力学参数采用莫尔－库仑屈服准则：fs=σ1－σ31+sinφ1－sinφ+2c1+sinφ1－sin槡φ式中，σ1，σ3分别是最大和最小主应力，c和φ分别是材料的黏结力和摩擦角。
当f s＜0时，材料将发生剪切破坏。
在一般低应力状态下，岩石（煤）是一种脆性材料，因此可根据岩石的抗拉强度判断岩石是否产生拉破坏。
岩石力学参数见表1。
表1数值模拟计算模型的岩体力学参数岩性密度/（kg·m－3）体积模量/GPa剪切模量/GPa黏聚力/MPa摩擦角/（ʎ）抗拉强度/MPa节理切向刚度/GPa节理法向刚度/GPa节理摩擦角/（ʎ）泥岩2300 2.10 1.50 3.530 5.00.50.520 32煤层1400 1.500.580.5200.20.10.115泥岩2200 1.43 1.20 3.022 5.00.50.520砂岩2500 2.67 1.37 4.031 2.410.010.028 4煤层1400 1.500.580.5190.20.10.115泥岩2200 1.43 1.200.520 5.00.50.520砂岩2500 2.67 1.37 4.732 5.010.010.0283.3数值模拟计算方案本次数值模拟主要针对以下两个方面的内容，共建立了9种模型。
（1）模拟左侧煤柱边缘与Ⅳ1专用回风巷距离对Ⅳ1专用回风巷的影响（左侧煤柱边缘与Ⅳ1专用回风巷水平距离分别为6m，0m，－6m）。
（2）在左侧煤柱边缘与Ⅳ1专用回风巷水平距离一定情况下，研究Ⅳ1专用回风巷采用不同的支护方式时围岩变形特征（本次计算分别模拟了U 型钢骨架支护、U型钢骨架+注浆支护、U型钢骨架+顶、帮锚索结构补偿+底板锚索3种巷道支护方式）。
模型中U型钢参数为：密度7800kg/m3，弹性模量200GPa，抗压屈服强度520MPa，抗拉屈服强度350MPa，排距500mm；锚索为 15.24mmˑ5000mm（1860MPa）预应力钢绞线，巷道帮部锚索间排距1000mmˑ1500mm，底板锚索间排距1000mmˑ1500mm，顶板锚索间隔1600mm布置2根锚索，排距为2000mm。
对Ⅳ1专用回风巷先后两次采用差异孔进行注浆，浆液扩散半径平均取4m，注浆前后岩体力学参数见表2。
表2注浆前后岩体力学参数岩性体积模量/GPa剪切模量/GPa黏聚力/MPa摩擦角/（ʎ）抗拉强度/MPa注浆前 1.70 1.6 1.0280.5注浆后 2.67 2.4 4.032 1.03.4数值模拟结果分析图2是不受永久煤柱影响下巷道围岩垂直应力分布图，图3是永久煤柱影响下巷道围岩垂直应力06总第130期煤矿开采2016年第3期中国煤炭期刊网www.chinacaj.net分布图。
图2不受永久煤柱作用时巷道围岩垂直应力分布图3永久煤柱影响下巷道围岩垂直应力分布由图2可知，在不受煤柱影响时，巷道掘进后在围岩浅部形成低应力区，围岩应力向围岩深部转移。
距巷道围岩表面15m 左右应力恢复到原岩应力水平，巷道底板围岩低应力区发育范围小于帮部和顶部，深部12m 基本恢复到原岩应力水平，顶板围岩深部20m 基本恢复到原岩应力水平，掘巷的影响半径在15m 左右。