巷道围岩控制方法
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回采巷道围岩变形控制技术
应用 技术
Ｉ ■
Ｃａｉｅｄｃｌ ｉ ｈ ｅ ｈｏＲｅ ｉｓｎａＴｎｇｅｗ ｎｃｃａｅｏｙｖ
回采 巷道 围岩变形 控制技术
陈 龙 １ 陆智斐 ｚ 巫羚艺 ３
江苏 徐州 ２ １ ｌ ２ ｌ６ （． １ 中国矿业 大 学矿 业 工程学 院 江苏 徐 州 ２ １ １ ： ２ 中国矿 业大学 安全 工程 学院 ２ １６ ． ３ 中国矿业 大学 外 国语 言文 化学 院 江苏 徐 州 ２ １ ） ． ２ ｕ６
的影 。 道 围岩地 质力学 性质 取决于 煤层及 其顶 底板 巷 的岩性 和赋 存状况 ，它是客 观存 在 的，不 能人 为进行 改变 。 ②支 护 设计 。建 立 以地 质力 学 评估 为基 础 的支 护 设计 体 系 。锚 网支 护 是关系 到巷 道稳 定性 和控 制 围岩变 形 的可 靠保 证 。井 下地 质条 件 复杂 多变 ， 矿 井不 同区域 煤层 赋存状 况及 岩石 力学性 质千 差万 别，应 以围岩地 质力 学评 估 为基础 进行 工程类 比设计 。即使 是同一 工作 面巷道 ， 由于 沿走 向方 向围岩 性 质变 化很大 ， 因此支 护参数 设计应 达到 个性 化 ，应 根据不 同 围岩 条件 设计 出不 同支护 参数 、支护 形式 来满 足最 大 限度 地控 制 围岩变 形 需要 。 ③ 锚 网支 护 质 量 。强 化 施 工 的 工程 质 量 ： 一 、 要确 保 锚 网支 护 “ 三 径 ”匹 配 ，树 脂锚 固剂 的锚 固性能 与 “ 径 ”匹配密 切相 关 ，当 “ 三 三径 ”匹 配 时 ，锚 固力一般 都能 达到设 计要求 ；二 、锚 网支护 产 品材质要 合格 ，应大 力推广应 用机 械安 装式 具有安 全标志 的锚 杆 、锚 索及 其附属 产 品，同 时要选 用 大功 率大扭 矩 的打眼及 安装 工具 ；三 、要切 实加 强现场 管理 ，这 是煤 巷锚 杆 支护 参数 安全可 靠 的关键所 在：四、要提 高对特殊 地质 地段施 工 的敏感性 ， 要 加强 地质预 报密 度和可 靠性 ，同时 在构造 地段 的设计 和施 工不仅 要确 保支 护 安全 ，而 且还要 加强 支护 ，将 围岩变 形控 制在 满足 生产 需要 范围 内 。 ④ 回采期 间工作 面推进 速度 和工 作面 巷道超 前加 固强度 。加快 回采 推进 速 度 ，加强 工作面 巷道 超前 支护 。
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Ｃａｉｅｄｃｌ ｉ ｈ ｅ ｈｏＲｅ ｉｓｎａＴｎｇｅｗ ｎｃｃａｅｏｙｖ
回采 巷道 围岩变形 控制技术
陈 龙 １ 陆智斐 ｚ 巫羚艺 ３
江苏 徐州 ２ １ ｌ ２ ｌ６ （． １ 中国矿业 大 学矿 业 工程学 院 江苏 徐 州 ２ １ １ ： ２ 中国矿 业大学 安全 工程 学院 ２ １６ ． ３ 中国矿业 大学 外 国语 言文 化学 院 江苏 徐 州 ２ １ ） ． ２ ｕ６
的影 。 道 围岩地 质力学 性质 取决于 煤层及 其顶 底板 巷 的岩性 和赋 存状况 ，它是客 观存 在 的，不 能人 为进行 改变 。 ②支 护 设计 。建 立 以地 质力 学 评估 为基 础 的支 护 设计 体 系 。锚 网支 护 是关系 到巷 道稳 定性 和控 制 围岩变 形 的可 靠保 证 。井 下地 质条 件 复杂 多变 ， 矿 井不 同区域 煤层 赋存状 况及 岩石 力学性 质千 差万 别，应 以围岩地 质力 学评 估 为基础 进行 工程类 比设计 。即使 是同一 工作 面巷道 ， 由于 沿走 向方 向围岩 性 质变 化很大 ， 因此支 护参数 设计应 达到 个性 化 ，应 根据不 同 围岩 条件 设计 出不 同支护 参数 、支护 形式 来满 足最 大 限度 地控 制 围岩变 形 需要 。 ③ 锚 网支 护 质 量 。强 化 施 工 的 工程 质 量 ： 一 、 要确 保 锚 网支 护 “ 三 径 ”匹 配 ，树 脂锚 固剂 的锚 固性能 与 “ 径 ”匹配密 切相 关 ，当 “ 三 三径 ”匹 配 时 ，锚 固力一般 都能 达到设 计要求 ；二 、锚 网支护 产 品材质要 合格 ，应大 力推广应 用机 械安 装式 具有安 全标志 的锚 杆 、锚 索及 其附属 产 品，同 时要选 用 大功 率大扭 矩 的打眼及 安装 工具 ；三 、要切 实加 强现场 管理 ，这 是煤 巷锚 杆 支护 参数 安全可 靠 的关键所 在：四、要提 高对特殊 地质 地段施 工 的敏感性 ， 要 加强 地质预 报密 度和可 靠性 ，同时 在构造 地段 的设计 和施 工不仅 要确 保支 护 安全 ，而 且还要 加强 支护 ，将 围岩变 形控 制在 满足 生产 需要 范围 内 。 ④ 回采期 间工作 面推进 速度 和工 作面 巷道超 前加 固强度 。加快 回采 推进 速 度 ，加强 工作面 巷道 超前 支护 。
深井软岩巷道顶板围岩稳定性控制技术
图 １ 岩 层 柱 状 图 ６０ ｍ ５ ０ ｍ。 顶 板 锚 杆 配 合 Ｋ Ｍ Ｔ ３型 钢 带 进 行 支 护 ，钢 带 梁 长
４０ｍ ０ ０ ｍ；帮 部 采 用 Ｍ６ ０钢 带 ， 实 体 煤 帮 梁 长 ３０ ｍｍ，煤 ２０ 柱 帮 为 ２０ ｍ ４ ０ ｍ。 钢 筋 网 用 ５ ５ ｎ 钢 筋 焊 接 ，宽 度 应 在 ．Ｉ ｌ ｎ
岩石 名称 层厚／ ｍ 桂状 岩性描述 ２ ～６ ： ０ — 灰色 ．中厚层状 ，成分石英 ，长石、 ． ． ０ ５ ＝ ０ 细泥岩 ４ 次圆状 ，分选较蔫 ，钙 质胶结 ，具 Ｏ 交锚层理 见少量植物 叶部化石 砂质泥岩 ５ ３ ＼ ．．． ／ ． ． 深灰色 以块状 为主 １８ ｓ 中粒砂 岩 ０ ５ ２ ＼ 一 一 ・ 灰 白色 ．中厚层状成分为石英 ，分 ． —． ６ ５ … Ｊ
２１ ０ １年第 ９期
煤
炭 工
程
深 井 软 岩 巷 道 顶 板 围 岩 稳 定 性 控 制 技 术
谷 满 ，姜 光
（ ．中平 能 化 集 团平 煤 股 份 六 矿 ，河 南 平 顶 山 １
２ 中 国矿 业 大 学 矿 业 工 程 学 院 ，江 苏 徐 州
４ ７０ ； ６ ０ ０
丁 一 ２７ 一 ２ １０工 作 面 运 输 平 巷 位 于 六 矿 丁 一 采 区 （ 水 二
１ —３ ０ ６
２１ ０
黑色 ，块状半壳 ．裂隙面充填有
泥岩
平） 中下 部 ，机巷长 ６ ０ ５ ｍ，工作 面标 高 为 一５ ５～一５ ９ ９ ４ ｍ，
地 面 高 程 为 ２０ ６ ｍ，方 位 角 为 ３ ９ ，煤 层 平 均 倾 角 为 １。 ３。 ０， 走 向 Ｎ ，倾 向 Ｎ Ｗ Ｅ。煤 层 平 均 厚 度 为 ３ ８ ． ｍ，煤 质 松 软 ， 中 部 含 ０２～ ． ｍ 泥 岩 夹 层 。 围 岩 以 泥 岩 、粉 砂 岩 为 主 ，多 ． ０８
巷道围岩裂隙演化规律及渗流灾害控制
6#
3#
1#
4#
5#
2#
应变/ε 1#—试块应变软化阶段 72.80 MPa 遇水；2#—试块残余强度阶段 32.30 MPa 遇水；3#—试块无水影响全应力–应变曲线；4#—试块塑性屈服阶 段 45.92 MPa 遇水；5#—试块弹性阶段 22.93 MPa 遇水；6#—试块残余 强度阶段 37.54 MPa 遇水
峰值强度前不同应力阶段遇水对试块的弱化程 度并无太大差异；由于裂隙水浸入，在应变软化阶 段脆性裂隙的发展与贯通受到抑制，导致裂隙面泥 化封闭，从而减少了对稳定残余强度的弱化程度。 这种裂隙泥化闭合作用也限制了岩块受载破坏过程 中渗透性能的无限增加。
对于煤层顶底板泥岩、炭质泥岩等黏土类岩石， 在原岩条件下一般为良好的隔水层，受开挖工程扰 动影响岩体受集中应力作用破坏导致裂隙动态发 育，在应力变化过程中，围岩渗透性能发生巨大变 化[5～8]。应力场与渗流场耦合的研究成果大部分集 中于岩石的弹性、塑性阶段[9～12]，不能用于分析巷 道破碎区的渗流情况。泥岩试块的渗透性试验揭示 不同破坏程度、不同性状岩体的渗透性变化规律， 可用于对照分析巷道围岩不同空间区域、不同时段 的渗流规律。 2.2 掘巷围岩的“三向”渗流特征
等渗流灾害控制关键参数，提出控制泥质巷道围岩防止渗流灾害的注浆稳定技术。该技术可用于指导渗水威胁条
件下的巷道围岩施工，实现减缓或消除渗流灾变。在一穿断层导通砂岩含水层的煤矿开拓巷道工程中应用该技术，
有效地控制了渗流灾害。
关键词：采矿工程；巷道；裂隙；渗流灾害；注浆；控制技术
中图分类号：TD 163
文献标识码：A
弹性区
塑性区 破碎区
载荷曲线
原岩渗 流区
渗流屏 蔽区
极软岩层巷道围岩控制技术研究(毕业答辩)
4 巷道围岩力学特征与围岩应力数值模拟
4.1 建立模型 水井头矿主采煤层为Ⅱ煤，厚1~2.6m，平均 厚1.9m，倾角20°~40°，普氏硬度f=1.5，煤 层上方为砂质泥岩，呈灰黑色，含植物化石及 黄铁矿结核，厚12m。巷道所在岩层为40m厚 的中粒砂岩，灰白色，中厚层状。巷道下方为 46m厚的深灰色砂质泥岩。
巷道破坏原因 （1）工程地质条件恶劣，主要表现在巷道埋深 大、构造应力影响较大，围岩较破碎、强度低、 膨胀性强； （2）支护强度不足，尤其是两帮支护强度低， 没有锚索支护，未能充分调动深部围岩强度； （3）未采取底板控制措施，导致底鼓严重； （4）U型钢支架型号小、砌碹支护壁后充填不密 实，使支护体受力不均匀。
湖南科技大学07级硕士研究生
毕业答辩
极软岩层巷道围岩控制技术研究
报 告 人： 朱香辉 专 业：采矿工程 指导老师：王卫军（教授）
目
1 2 3
录
绪 论 极软岩层巷道耦合支护机理研究 巷道变形机理分析
4 力学特征与应力对巷道围岩稳定性数影响值 5 6 3 7
模拟 高应力极软岩层支护原理及数值模拟 工程实践 结论与展望
模型底部边界水平、垂直位移固定
（ux=0,uy=0），左右两侧模型边界的水平位 移固定（ux=0），采用莫尔-库仑破坏准则。
网格划分模型
4.2 巷道围岩力学特性对巷道稳定性的影响
普通软岩和极软岩层在相同应力作用下数值模拟结果
砂质泥岩
煤层
中粒砂岩
砂质泥岩
数值计算模型
力学参数
计算模型
根据FLAC软件计算精度对网格划分大小的要求，
计算模型模拟范围为:宽×高=100m×100m，网 格为200×200，划分为40000个单元，巷道开挖 部分采用网格细化处理，以提高其计算精度。计 算模拟模型的上部边界距地表约440米，则模型的 上表面施加均匀的垂直应力11Mpa 。
2021《矿压》主要知识点(1)
《矿山压力与岩层控制》主要知识点第一讲绪论●基本概念：●矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力称为矿山压力。
●矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，称为矿山压力显现。
●矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法均叫做矿山压力控制。
●采场围岩控制：●巷道围岩控制：●研究和学习矿山压力与岩层控制的意义。
第二讲采场上覆岩层结构与顶板破断规律（第三章）●基本概念：顶板●底板：●上覆岩层（覆岩）：●直接顶●基本顶（老顶）●直接底●关键层；●直接顶初次跨落、●基本顶初次破断与周期破断；●岩石碎胀系数。
●直接顶初次跨落前的离层机理及其危害。
●直接顶跨落后的碎胀特性及其对矿压影响。
●基本顶破断规律与破断距计算。
●采动覆岩“大结构”的内涵及主要假说。
● 砌体梁假说及“砌体梁”结构的失稳形式及稳定条件。
● 基本顶破断面角度对“砌体梁”结构稳定性的影响。
关键层破断后的岩块互相挤压有可能形成三铰拱式的“砌体梁”平衡结构，此结构平衡将取决于咬合点的挤压力是否超过该咬合点接触面处的强度极限，在一定条件下可能导致岩块随着回转而形成变形失稳；另外即是咬合点处的摩擦力与剪切力的相互关系，当剪切力大于摩擦力时形成滑落失稳，在工作面的表现形式为顶板的台阶下沉。
防止“砌体梁”结构的滑落失稳条件：咬合点处的摩擦力大于剪切力，ϕtan ⋅≤T R 根据“砌体梁”结构受力分析，，即，岩块长度要大于2～2.5倍岩块厚度。
防止“砌体梁”结构的变形失稳条件：回转变形形成的咬合点的挤压力小于该咬合点接触面处的抗压强度极限。
根据“砌体梁”结构受力分析，结构回转下沉量小于一定值⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅-⋅=∆K K n h 311 ● 通常通过触矸来实现。
⎝⎛⋅-⋅=∆Kn h 311●基本顶弹性基础破断的反弹与压缩特征。
●岩层控制关键层理论的主要学术思想。
第三讲采场矿山压力显现基本规律（第二章、第四章）基本概念：基本顶初次来压：基本顶（老顶）悬露达到极限跨距发生初次断裂，断裂的基本顶岩块回转下沉，从而导致工作面顶板急剧下沉和支架阻力普遍增大现象，称为基本顶（老顶）初次来压。
我国煤矿巷道围岩控制技术发展及展望
3、实验实施：根据数值模拟结果，设计并进行现场试验，对大断面巷道围 岩进行加固控制，记录围岩变形量和应力分布数据，验证控制技术的有效性。
参考内容三
在煤矿开采过程中，随着开采深度的增加，巷道周围岩层的压力逐渐增大， 容易导致巷道变形、破裂等问题，给煤矿生产带来极大的安全隐患。为了解决这 一问题，煤矿千米深井巷道围岩支护改性卸压协同控制技术应运而生。该技术通 过一系列先进的支护方法和控制系统，实现对巷道围岩的改性和卸压，提高围岩 的稳定性和安全性。
展望未来
未来，我国煤矿巷道围岩控制技术的发展方向主要有以下几个方面：
1、理论创新：加强围岩控制技术的理论研究，引入新的物理模型和计算方 法，提高预测和决策的准确性。同时，结合先进的数值模拟和仿真技术，对围岩 控制技术进行系统性和前瞻性研究。
2、技术应用：针对不同地质条件，研发更为高效和可靠的围岩控制技术和 装备。例如，利用物联网和大数据技术实现支护过程的实时监控和智能优化，开 发新型化学注浆材料以提高注浆效果和安全性。
2、更高的生产效率：该技术通过多种支护方法的协同作用，可以有效延长 巷道的使用寿命，提高煤炭开采效率。
3、更低的成本：该技术的应用可以降低支护材料的消耗和维修成本，提高 煤矿生产的整体效益。
4、更加灵活的应用：该技术可以根据不同的矿井条件和开采需求，采取不 同的支护方法和控制系统，以实现最优的支护效果。
3、市场前景：通过推广先进的围岩控制技术，提高煤矿企业的安全生产水 平，降低安全事故发生率，从而降低生产成本，提高企业竞争力。同时，随着绿 色开采和智能开采的不断发展，围岩控制技术将在实现煤炭资源可持续开发利用 中发挥更加重要的作用。
参考内容
引言
随着煤炭资源的不断开采，矿井向深部延伸已成为必然趋势。然而，深部开 采过程中面临着复杂的应力环境和高风险的地质条件，给巷道围岩控制带来巨大 挑战。因此，深入了解深部煤矿应力分布特征和巷道围岩控制技术对于提高矿井 安全性和开采效率具有重要意义。
软岩巷道支护围岩控制技术
Ｃａ ｅｗｅ ｌ Ｐａ ｎｇ ａ ２ ｉＳｈ ａ ｌ ｏＷ ｉ ｉ ｎＹｏ ｇ ｎｇ Ｌ ｕ ｉ
（ ． ｏ ｉ ａ ｔ ｎ Ｃ ａ Ｍｉｅ Ｓ Ｉ ｉ ｉ ｎ ｒｙ ｏ ｈ ． Ｆ ｙ ｎ ， ｎ ｅ ２ ６ ５ １ Ｋ ｕＺ Ｅ ｓ ｒ ｏ ｌ ｎ ， Ｄ Ｃ Ｘ ｎ ｅｇ ． ｄ ｅ ｊＥ Ｃ ， ｕａ ｇＡ ｈ ｉ ３ １３
２０ ， （ ０ ８１ ３ ８ ）
参 考文 献 ［】 李辰龙 ． “ １ 三软 ”厚 煤层 大采 高 高产 高效综合技 术 【 ． 徽科技 ，０ ７１ Ｊ安 １ ｌ ２ ０ ，２
作者 简介 曹伟 巍 （９ ７ ） 男 ， 徽 阜 南人 ， 理 工程 师 ， １８一 ， 安 助 ２０ 毕 业 于 昆明理 工 大 学采矿 工程 专 业 ，现在 口 ０６年 孜 东矿从 事技 术管 理 工作 。 （ 收稿 １期 ：０ ０ １－ 袁 赵 高产 高 效综 采设 备 配套 技 术 的应 用与推 广［ ．煤，０ ８１ （） Ｊ 】 ２ ０ ，７８ ［ 贾维 志，徐伟 ． ３ 】 大倾 角 大采 高综 采工作 面 高产 高 效 实践 『１ 安 徽 建 筑 工业 学 院 学报 ： 自然科 学版 ， Ｊ ．
Ｋｅ ｃ ｖ ￣ ｔｃ ｎ ｌｇ ｒ ｕｌ ｃ ａ ｉｅ ｎｎ ｃ ｔ ｉｈ ｏ ｔ ｕ ｎ ｉｈ ｙｒ ｏ ｅ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙｆ ｌｍｅ ｈ ｎｚ ｄ ｍｉｉｇ ｆ ｅｗｉ ｈｇ ｕ ｐ ｔ ｄ ｈｇ ｏ ｆ ａ ｈ ａ ｅ ｆ ｉｎ ｙａ ｉ ｕ ｎ ａ ｎ ｆｃｅ ｃ ｔ ｕＺｈ ａ ｇ Ｃｏ Ｉ ｉ Ｌ Ｍｉｅ
２ 巷 道 变 形 特 点 及 原 因分 析
２１ 变形 破坏 特点 ．
根据 榆树 井矿 区水 文 程地质 条件 ， ＿ Ｔ 二 侏罗 系地 层 垂 直应 力为 ８ ～ ．５ ａ ． ８ ＭＰ ，第 一 应力 为 水 平 应 力 ， ２ ２ 大
（ ． ｏ ｉ ａ ｔ ｎ Ｃ ａ Ｍｉｅ Ｓ Ｉ ｉ ｉ ｎ ｒｙ ｏ ｈ ． Ｆ ｙ ｎ ， ｎ ｅ ２ ６ ５ １ Ｋ ｕＺ Ｅ ｓ ｒ ｏ ｌ ｎ ， Ｄ Ｃ Ｘ ｎ ｅｇ ． ｄ ｅ ｊＥ Ｃ ， ｕａ ｇＡ ｈ ｉ ３ １３
２０ ， （ ０ ８１ ３ ８ ）
参 考文 献 ［】 李辰龙 ． “ １ 三软 ”厚 煤层 大采 高 高产 高效综合技 术 【 ． 徽科技 ，０ ７１ Ｊ安 １ ｌ ２ ０ ，２
作者 简介 曹伟 巍 （９ ７ ） 男 ， 徽 阜 南人 ， 理 工程 师 ， １８一 ， 安 助 ２０ 毕 业 于 昆明理 工 大 学采矿 工程 专 业 ，现在 口 ０６年 孜 东矿从 事技 术管 理 工作 。 （ 收稿 １期 ：０ ０ １－ 袁 赵 高产 高 效综 采设 备 配套 技 术 的应 用与推 广［ ．煤，０ ８１ （） Ｊ 】 ２ ０ ，７８ ［ 贾维 志，徐伟 ． ３ 】 大倾 角 大采 高综 采工作 面 高产 高 效 实践 『１ 安 徽 建 筑 工业 学 院 学报 ： 自然科 学版 ， Ｊ ．
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２ 巷 道 变 形 特 点 及 原 因分 析
２１ 变形 破坏 特点 ．
根据 榆树 井矿 区水 文 程地质 条件 ， ＿ Ｔ 二 侏罗 系地 层 垂 直应 力为 ８ ～ ．５ ａ ． ８ ＭＰ ，第 一 应力 为 水 平 应 力 ， ２ ２ 大
滑动构造区扩修巷道围岩控制技术
大 的膨胀 压力 ， 巷道 围岩变形 严重 。因此 ， 在支 护
１ 概
况
后及 时 喷射混 凝土 ， 闭 围岩 ， 封 防止风 化 和遇水 膨
胀。 Leabharlann 某 矿地 质构 造形 态 主要表 现 为滑 动构 造 上部
系统 覆 盖下 的一 个单 斜构 造 ，井底 车 场巷 道 两帮 鼓 出 、 板鼓 起 、 面严 重 缩 小 ， 底 断 网与 锚 杆脱 落 失 效、 Ｕ形 棚 支架 发 生 扭 歪 ，现 有 支 护结 构 严 重 破
道 围岩 的稳定 。
（ ） 力 支 护 。 由于交 叉 点 附 近巷 道处 于滑 ２强 动构 造 区 ， 部地 段 为高应 力 区 ， 且其 围岩具 有 局 并
强膨胀性 ， 致使围岩的变形速度和变形量较大 ， 如 果 支 护强 度不 足 ， 巷道 不 能保证 安 全 ， 即使 保 持稳
定 ， 道 仍然 发 生很 大 的变形 ， 巷 不能 够 满足 工 程 的 需 要 。所 以 ， 护对 策主 要是 强力 支护 。 支 （ ） 闭围岩 、 ３封 注浆 形成 承 载 圈 。 过现 场扩 通 修 过 程 中发 现 ，巷道 围岩 中含 有 大量 的遇 水 膨胀 的岩 石 ， 遇水 后 由于体 积 的膨胀 ， 围岩体 产 生 巨 使
滑动构 造 区扩修 巷道 围岩 控制 技术
２１ ０ ２年第 ３期
求， ２ 将 号交叉点附近巷道作为实验地点 ， 并对其
进行 矿 压观测 。巷道表 面 位移 观测 数据 可较 好 地
判 定巷 道 围岩 的运动 隋况 ，分 析 围岩是 否进 入 稳 定 状态 ，本 实验 主要 对其 两 帮及顶 底板 移 近量 进 行 观测 。 对观 测数 据整 理分 析 ， 道表 面移 近速 率 巷 变化 曲线 如 图 ２所示 。
１ 概
况
后及 时 喷射混 凝土 ， 闭 围岩 ， 封 防止风 化 和遇水 膨
胀。 Leabharlann 某 矿地 质构 造形 态 主要表 现 为滑 动构 造 上部
系统 覆 盖下 的一 个单 斜构 造 ，井底 车 场巷 道 两帮 鼓 出 、 板鼓 起 、 面严 重 缩 小 ， 底 断 网与 锚 杆脱 落 失 效、 Ｕ形 棚 支架 发 生 扭 歪 ，现 有 支 护结 构 严 重 破
道 围岩 的稳定 。
（ ） 力 支 护 。 由于交 叉 点 附 近巷 道处 于滑 ２强 动构 造 区 ， 部地 段 为高应 力 区 ， 且其 围岩具 有 局 并
强膨胀性 ， 致使围岩的变形速度和变形量较大 ， 如 果 支 护强 度不 足 ， 巷道 不 能保证 安 全 ， 即使 保 持稳
定 ， 道 仍然 发 生很 大 的变形 ， 巷 不能 够 满足 工 程 的 需 要 。所 以 ， 护对 策主 要是 强力 支护 。 支 （ ） 闭围岩 、 ３封 注浆 形成 承 载 圈 。 过现 场扩 通 修 过 程 中发 现 ，巷道 围岩 中含 有 大量 的遇 水 膨胀 的岩 石 ， 遇水 后 由于体 积 的膨胀 ， 围岩体 产 生 巨 使
滑动构 造 区扩修 巷道 围岩 控制 技术
２１ ０ ２年第 ３期
求， ２ 将 号交叉点附近巷道作为实验地点 ， 并对其
进行 矿 压观测 。巷道表 面 位移 观测 数据 可较 好 地
判 定巷 道 围岩 的运动 隋况 ，分 析 围岩是 否进 入 稳 定 状态 ，本 实验 主要 对其 两 帮及顶 底板 移 近量 进 行 观测 。 对观 测数 据整 理分 析 ， 道表 面移 近速 率 巷 变化 曲线 如 图 ２所示 。
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1、巷内基本支护
1）木支架
木支架易于腐烂、使用期短、防火性能差、复用率低、损耗大、对围岩移动的适应性差等，当巷道变形量超过100～200mm时，木支架就极易遭到损坏。所以采区巷道应尽量不用或少用木支护。
2）金属支架
金属支架具有承能能力大、可多次复用、可缩量小、有利于防火、贮运方便、安装容易和迅速等优点，所以是当前采区巷道支护主要形式之一。
2、巷内加强支护
1）巷内永久性加强支护
（1）在原来棚子的断面范围内以增加构件的方式加强原有的基本支架，其常见的形式有加中心柱、偏心柱或二者并用；
（2）在原有棚子之间增加一些立柱或棚子。
2）巷内临时性加强支护
临时性加强支护最好采用便于安装和拆移的支撑式单体支柱，最好是单体液压支柱。
3、巷旁支护（木垛、密集支柱、矸石带、人工砌块巷旁支护带、刚性充填带）
（3）综合支护——在巷道同一地段内除采用不同结构的支架外，还采用不同原理的围岩加固措施对巷道进行支护。如“棚子+喷层+围岩注浆”、“锚杆+薄壳支架+壁后注浆”支护等。
三、巷道锚杆支护
【笔注】
1、锚杆种类和锚固力
1）锚杆的分类
按锚杆的锚固方式分类；按杆体锚固段长短分类；按锚杆杆体的工作特性分类；按锚杆作用特点分类；按制造锚杆杆体的材料分类。
（1）平顶型可缩性金属支架
（2）拱形可缩性金属支架
3）石材支护
在井下巷道支护中，有时采用石材材料，常用的有天然石材、人工石材、浇筑混凝土三种形式。
对于天然石材，用于主要大巷的支护中，即常说的砌碹支护。对于人工石材，在井巷支护中目前较少采用。浇筑混凝土支护在目前我国井下主要大巷中采用的较多，该类支护主要用于服务年限比较长、巷道尺寸比较大、地质条件比较复杂的条件下。
4）最大水平应力理论
最大水平应力理论认为：矿井岩层的水平应力通常大于铅直应力，巷道顶底板的稳定性主要受水平应力的影响；围岩层状特征比较突出的回采巷道开挖后引起应力重新分布时，铅直应力向两帮转移，水平应力向顶底板转移；铅直应力的影响主要显现于两帮，导致两帮的破坏；水平应力的影响主要显现于顶底板岩层；锚杆的作用是沿锚杆轴向约束岩层膨胀和垂直锚杆轴向约束岩层剪切错动。
除此以外，还有掘进方式的影响，如在前进式开采中，回采工作面上、下顺槽，可以采用与工作面平行掘进、滞后掘进及超前掘进等不同方式，采用滞后掘进可以躲开回采工作面对巷道的剧烈影响，使巷道避免受到剧烈变形和破坏。
二、巷道围岩支护方式
【笔注】
巷道内常用的支护方式按其作用类型分，可分为巷内基本支护、巷内加强支护、巷旁支护、以及非单一支护形式。
2）锚杆的锚固力
2、锚杆支护理论
1）悬吊理论
悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，增强较软弱岩层的稳定性；如果巷道浅部围岩松软破碎，顶板出现松动破碎区，锚杆的悬吊作用是将这部分易冒落岩体锚固在深部未松动的岩层上。
2）组合梁理论
组合梁理论认为：如果顶板岩层中存在若干分层，组合梁理论认为锚杆的作用是一方面提供锚固力增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面继续滑动，避免出现离层现象；另一方面锚杆杆体可增加岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁成一个较厚的岩层。
5）围岩强度强化理论
围岩强度强化理论的要点如下：
（1）巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用形成统一点承载结构。
（2）巷道锚杆支护可以提高锚固体的力学参数（E、C、 ），改善被锚固岩体的力学性能。
（3）巷道围岩存在破碎区、塑性区和弹性区，锚杆锚固区的岩体则处于破碎区域或处于上述2～3个区域中，相应锚固区的岩石强度处于峰后强度或残余强度。锚杆支护使巷道围岩特别是处于峰后区围岩强度得到强化，提高峰值强度和残余强度。
3）组合拱（压缩拱）理论
组合拱理论认为：在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆，从杆体两端起形成圆锥形分布的压应力区，如果锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交错，在岩体中形成一个均匀的压缩带，即压缩拱。压缩拱内岩石径向、切向均受压，处于三向应力状态，围岩强度得到提高，支承能力也相应加大。
4、巷道加固
1）注浆加固围岩
2）机械加固围岩
5、巷道非单一支护
（1）联合支护——在巷道同一地段内采用两种以上不同结构的支架进行支护。如“锚杆+棚子”、“锚杆+喷浆”、“棚子+巷内临时加强支护”、“锚杆+棚子+巷旁支护”等。
（2）复合支护——在巷道同一地段内重复使用结构相同而规格或型号不同的支架进行支护。如短与长锚杆配合支护、普通混凝土喷层与贫混凝土喷层配合支护、轻型金属拱与重型金属拱配合支护等。
一、采区巷道变形破坏形式及其影响因素
【笔注】
1、采区巷道围岩变形和破坏形式
2、采区巷道变形的影响因素
1）自然因素
（1）岩石性质及其构造特征；（2）开采深度；（3）煤层倾角；（4）地质构造因素；（5）水的影响；（6）时间因素的影响。
2）开采技术因素
（1）巷道与开采工作的关系，如巷道是处于一侧采动还是两侧采动，是受一次采动还是受多次采动影响；（2）巷道的保护方法，如巷道是依靠留煤柱保护还是在巷旁用专门的刚性充填带保护；（3）巷道本身采用的支架类型和支护方式。
4、组合锚杆
1）锚梁网联合支护
2）桁架锚杆支护
5、预应力锚索
6、巷道锚杆支护设计
1）工程类比法
2）理论计算法
3）系统设计法
【教学后记】
除此以外还有掘进方式的影响如在前进式开采中回采工作面上下顺槽可以采用与工作面平行掘进滞后掘进及超前掘进等不同方式采用滞后掘进可以躲开回采工作面对巷道的剧烈影响使巷道避免受到剧烈变形和破坏
第16讲巷道围岩控制方法
【本讲内容提纲】
1.采区巷道变形破坏形式及其影响因素
2.巷道围岩支护方式
3.巷道锚杆支护
【重点内容详解】
（4）煤巷锚杆支护可以改变围岩的受力状态，增加围压，从而提高围岩的承载能力。
（5）巷道围岩锚固体强度提高以后，可减少巷道周围破碎区、塑性区的范围和巷道的表面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于保持巷道围岩的稳定。
3、常用锚杆形式
1）机械式锚杆
2）摩擦式锚杆
3）粘结式锚杆
4）可延伸和可切割、可回收锚杆
1）木支架
木支架易于腐烂、使用期短、防火性能差、复用率低、损耗大、对围岩移动的适应性差等，当巷道变形量超过100～200mm时，木支架就极易遭到损坏。所以采区巷道应尽量不用或少用木支护。
2）金属支架
金属支架具有承能能力大、可多次复用、可缩量小、有利于防火、贮运方便、安装容易和迅速等优点，所以是当前采区巷道支护主要形式之一。
2、巷内加强支护
1）巷内永久性加强支护
（1）在原来棚子的断面范围内以增加构件的方式加强原有的基本支架，其常见的形式有加中心柱、偏心柱或二者并用；
（2）在原有棚子之间增加一些立柱或棚子。
2）巷内临时性加强支护
临时性加强支护最好采用便于安装和拆移的支撑式单体支柱，最好是单体液压支柱。
3、巷旁支护（木垛、密集支柱、矸石带、人工砌块巷旁支护带、刚性充填带）
（3）综合支护——在巷道同一地段内除采用不同结构的支架外，还采用不同原理的围岩加固措施对巷道进行支护。如“棚子+喷层+围岩注浆”、“锚杆+薄壳支架+壁后注浆”支护等。
三、巷道锚杆支护
【笔注】
1、锚杆种类和锚固力
1）锚杆的分类
按锚杆的锚固方式分类；按杆体锚固段长短分类；按锚杆杆体的工作特性分类；按锚杆作用特点分类；按制造锚杆杆体的材料分类。
（1）平顶型可缩性金属支架
（2）拱形可缩性金属支架
3）石材支护
在井下巷道支护中，有时采用石材材料，常用的有天然石材、人工石材、浇筑混凝土三种形式。
对于天然石材，用于主要大巷的支护中，即常说的砌碹支护。对于人工石材，在井巷支护中目前较少采用。浇筑混凝土支护在目前我国井下主要大巷中采用的较多，该类支护主要用于服务年限比较长、巷道尺寸比较大、地质条件比较复杂的条件下。
4）最大水平应力理论
最大水平应力理论认为：矿井岩层的水平应力通常大于铅直应力，巷道顶底板的稳定性主要受水平应力的影响；围岩层状特征比较突出的回采巷道开挖后引起应力重新分布时，铅直应力向两帮转移，水平应力向顶底板转移；铅直应力的影响主要显现于两帮，导致两帮的破坏；水平应力的影响主要显现于顶底板岩层；锚杆的作用是沿锚杆轴向约束岩层膨胀和垂直锚杆轴向约束岩层剪切错动。
除此以外，还有掘进方式的影响，如在前进式开采中，回采工作面上、下顺槽，可以采用与工作面平行掘进、滞后掘进及超前掘进等不同方式，采用滞后掘进可以躲开回采工作面对巷道的剧烈影响，使巷道避免受到剧烈变形和破坏。
二、巷道围岩支护方式
【笔注】
巷道内常用的支护方式按其作用类型分，可分为巷内基本支护、巷内加强支护、巷旁支护、以及非单一支护形式。
2）锚杆的锚固力
2、锚杆支护理论
1）悬吊理论
悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳定岩层上，增强较软弱岩层的稳定性；如果巷道浅部围岩松软破碎，顶板出现松动破碎区，锚杆的悬吊作用是将这部分易冒落岩体锚固在深部未松动的岩层上。
2）组合梁理论
组合梁理论认为：如果顶板岩层中存在若干分层，组合梁理论认为锚杆的作用是一方面提供锚固力增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面继续滑动，避免出现离层现象；另一方面锚杆杆体可增加岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁成一个较厚的岩层。
5）围岩强度强化理论
围岩强度强化理论的要点如下：
（1）巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用形成统一点承载结构。
（2）巷道锚杆支护可以提高锚固体的力学参数（E、C、 ），改善被锚固岩体的力学性能。
（3）巷道围岩存在破碎区、塑性区和弹性区，锚杆锚固区的岩体则处于破碎区域或处于上述2～3个区域中，相应锚固区的岩石强度处于峰后强度或残余强度。锚杆支护使巷道围岩特别是处于峰后区围岩强度得到强化，提高峰值强度和残余强度。
3）组合拱（压缩拱）理论
组合拱理论认为：在拱形巷道围岩的破裂区中安装预应力锚杆，从杆体两端起形成圆锥形分布的压应力区，如果锚杆间距足够小，各个锚杆形成的压应力圆锥体将相互交错，在岩体中形成一个均匀的压缩带，即压缩拱。压缩拱内岩石径向、切向均受压，处于三向应力状态，围岩强度得到提高，支承能力也相应加大。
4、巷道加固
1）注浆加固围岩
2）机械加固围岩
5、巷道非单一支护
（1）联合支护——在巷道同一地段内采用两种以上不同结构的支架进行支护。如“锚杆+棚子”、“锚杆+喷浆”、“棚子+巷内临时加强支护”、“锚杆+棚子+巷旁支护”等。
（2）复合支护——在巷道同一地段内重复使用结构相同而规格或型号不同的支架进行支护。如短与长锚杆配合支护、普通混凝土喷层与贫混凝土喷层配合支护、轻型金属拱与重型金属拱配合支护等。
一、采区巷道变形破坏形式及其影响因素
【笔注】
1、采区巷道围岩变形和破坏形式
2、采区巷道变形的影响因素
1）自然因素
（1）岩石性质及其构造特征；（2）开采深度；（3）煤层倾角；（4）地质构造因素；（5）水的影响；（6）时间因素的影响。
2）开采技术因素
（1）巷道与开采工作的关系，如巷道是处于一侧采动还是两侧采动，是受一次采动还是受多次采动影响；（2）巷道的保护方法，如巷道是依靠留煤柱保护还是在巷旁用专门的刚性充填带保护；（3）巷道本身采用的支架类型和支护方式。
4、组合锚杆
1）锚梁网联合支护
2）桁架锚杆支护
5、预应力锚索
6、巷道锚杆支护设计
1）工程类比法
2）理论计算法
3）系统设计法
【教学后记】
除此以外还有掘进方式的影响如在前进式开采中回采工作面上下顺槽可以采用与工作面平行掘进滞后掘进及超前掘进等不同方式采用滞后掘进可以躲开回采工作面对巷道的剧烈影响使巷道避免受到剧烈变形和破坏
第16讲巷道围岩控制方法
【本讲内容提纲】
1.采区巷道变形破坏形式及其影响因素
2.巷道围岩支护方式
3.巷道锚杆支护
【重点内容详解】
（4）煤巷锚杆支护可以改变围岩的受力状态，增加围压，从而提高围岩的承载能力。
（5）巷道围岩锚固体强度提高以后，可减少巷道周围破碎区、塑性区的范围和巷道的表面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于保持巷道围岩的稳定。
3、常用锚杆形式
1）机械式锚杆
2）摩擦式锚杆
3）粘结式锚杆
4）可延伸和可切割、可回收锚杆