深部软岩巷道耦合支护关键技术研究
煤矿软岩巷道耦合支护研究
塑ｆ 生 软化区范围可 由下式确定：
， — — 一
１ Ｋｖ一１
Ｔ 一。
｛ 【 Ｉ 卫 ＝ ２ ｌ （ １ ） ｐ ＋ ２ ｃ ｘ ＃ ｇ ￣ Ｊ
其中 Ｋ ｐ ＝ ， 煤矿软岩巷道工程是 岩 工程的—个主要组成者 Ｂ 分。 软岩是指含 消松 、 式 中： 盯。 一岩石强度 ， Ｍｐ ａ ； Ｃ 一 岩石 内聚力 ， ＭＰ ａ ； 一岩石峰值 散、软、弱的有大量膨张『 生 土 矿物产生显著塑 陛变形和流变的工程软 内摩擦角 Ｏ ； Ｐ ｏ －巷道 围岩应力 ， Ｋ Ｎ ／ ｍ ； ｐ 一使 围岩不出现软性软化 岩， 这种岩体的强度低、 孔隙度大、 铰接程度差。 在该类岩层掘进巷道比 的最小 支撑力 ， ｋ Ｎ ／ ｍ ￣ ； ｐ ＝ ｐ ； 盯 巷道 围岩 的软 化临界 载荷 ， 较容易， 然而维护极其困难。 由于软岩巷道工程所处的复杂工程地质条 ｋ Ｎ／ ｍ 。 件， 其支护问题一直是 困扰我国煤炭生产的—个主要问题 。 锚杆排距间距确定 ， 锚杆按等距排列即间距等于排距。 １ 软岩 巷道 支护 原理 锚索二次耦合设计， 锚索长度确定 ： 由于本构关系的不同，软岩巷道支护原理和硬岩巷道支护原理 Ｌ ａ ： ｌ ＋ ｌ 不同， 软岩巷道允许出现塑性圈， 使其巨大的塑性能释放出来 ， 从而大 式中 Ｌ 锚索长度， Ｉ ｎ ； ｋ。 一锚索外露长度 ，一般取 ０ ． ３ ｍ， ｍ； Ｌ 幅度 的降低变形能、 减少应力集中、 改善围岩的承载状态 ， 同时处于塑 锚索有效长度 ， ｍ； Ｌ ＿ ＝ 锚索锚固长度 ， 一般 １ ． ０ — ２ ． ０ ｍ， ｍ； 性状态的巷道 围岩 自身仍然具有一定的承载能力。 对于软岩工程的塑 性圈不一定是松动圈 ，而我们的任务就是寻找—个最佳的塑性厚度， 锚索间排距确定 ， 锚索间排距根据锚杆失效时 ， 锚索所承受的岩 即寻找不失去塑性承载能力的塑 ｌ 生圈厚度。 层重量确定。每排布置一根锚索， 其排距为 ２ 耦合理论 Ｓ 一 ！ ！ 耦合支护基本要求是指支护体与巷道围岩在强度 、刚度及结构 ４ ａ ２ ｋ 上都要实现耦合。 指巷道围岩要实现的强度耦合是指由于巷道 围岩本 Ｉ 盯。 Ｉ 一 单根锚索的极限破坏力， ｋ Ｎ 身就具有巨大的变形能 ， 一味采用高强度的支护方式不可以有效 的阻 Ｋ 一 安全系数 止围岩变形， 因而也就不能达到成功维护巷道稳定ｆ 生 的 目的。 所以， 应 耦合叁数的确定。为使锚索支护和锚杆支护达到相互耦合的作 该在不破坏围岩本承载强度 的基础上 ， 能够释放围岩的变形能 ， 实现 用 ， 注意各时空条件下预应力叁数的变化至关重要。 —般 ， 在迎头时是 强度耦合， 再实施支护。 锚杆没计值的 ０ ． ８ 倍 ；在掘进机后实施时是锚杆载荷值的 １ ． ０ ～ １ ． ３ 倍 所谓刚度耦合是指巷道 围岩 的破环主要是变形不协调而引起
深部软岩巷道支护研究
软岩 巷道 的变形 破坏特 性不仅 受围岩 的力学 性质影 响而且 受巷遭 所处 的 地应力环 境和工 程 因素控 制。 软岩工程 是一 门实践性、 经验性很 强的科学 技术 。
严 重者可封堵 整个巷 道 。 从 变形破坏 来看 ， 岩 体 以挤 出大变形 为主 ， 有巷道 侧帮 的张拉挤 出破 坏 ， 有巷 道顶 板挤 出下沉 ， 也有巷 道 的强烈底 鼓 。
持续时 间很长 ， 具 有 明显 的时 间效应 。 如果 不采取 有效 的支护措施 ， 围岩 变形 的
急剧增 大 ， 势必 导致巷 道 的失稳 破坏 。
实践 的高 度而 发展 起来 的。 １ ， 深 部商 应力 软岩巷 道 支护存 在的 主要 问愿 深 部软岩 巷道 支护 问题 ， 尤 其是深 部复杂 软岩 回采巷道 的支 护 问题 ， 是 矿 业工 程 中的一大 顽疾 。 以往对深 部软岩巷 道 的控制 问题 ， 在理 论认识 和支 护方 法上 存在 一定 问题 ， 主 要表现 在 以下几 个方 面 ： （ １ ） 围岩变 形破坏机 理 。 支护是 一个过 程 ， 要 使这 一过程 与围岩变 形过程 相 协调 ， 必须 充分而深 入地研 究围岩 的变形机理 ， 只有在 此基础 上 ， 才能选择 适当 的软 岩 的支护 时机 、 支 护型 式 以及确定 合适 的支 护参 数。 （ ２ ） 支护对 策 。 深部软 岩巷道 与一般软 岩巷道 变形破 坏特征 不 同， 应采 取适 应于 深部 软岩 的支 护对策 。 （ ３ ） 支护参 数 。 支护参 数选择 是影响巷 道稳 定性 的一个非常 重要 的因素 。 以 往对 支 护参数 的选取 基本上 采用 工程类 比法 。 当工 程地 质条件 简单 ， 此法 基本 满 足要求 ； 当地质 条件复杂 ， 是不 能满足 要求的 ， 再加上 目前很少 有深部高 应力 软岩巷 道 支护成 功事例 ， 无法进 行工 程类 比 。
千米深井软岩巷道破坏机理及支护技术研究
千米深井软岩巷道破坏机理及支护技术研究本文以《千米深井软岩巷道破坏机理及支护技术研究》为题旨，针对千米深井软岩巷道施工中破坏机理及技术研究进行深入分析，从而探讨支护技术的思路，丰富和完善千米深井软岩巷道支护施工技术。
千米深井软岩巷道施工是当今经济发展的重要部分，由于软岩中存在大量的裂隙和疏松的特性，施工中容易出现破坏。
因此，开展千米深井软岩巷道破坏机理及支护技术研究，既可以有效防止施工中出现破坏，又可以为施工后的支护技术提供参考。
首先，要了解千米深井软岩巷道施工中破坏机理。
千米深井软岩巷道施工中的岩体破坏机理主要有裂缝的扩大、裂缝的消失、岩体的崩落、破碎和蜂窝状破坏等。
岩体裂缝的扩大是由于施工时岩体受到外力的作用，而引起的，裂缝的消失是指受到破坏力的冲击，裂缝中的积水蒸发而消失，岩体的崩落是指巷道施工中受到力的冲击，岩石由于结构损坏而崩落，破碎是指施工时施加的冲击力太大，形成破碎，蜂窝状破坏是指施工时施加的冲击力导致岩石由拉断而变形，出现孔洞。
然后，探讨支护技术的策略。
千米深井软岩巷道的支护技术主要分为外支护技术、内支护技术、水平支护技术和混凝土支护技术。
外支护技术是指在施工时采用外部支护设施，以防止受到外力的作用而产生破坏；内支护技术是指在施工时采用内部支护设施，以防止岩体受到外力作用；水平支护技术是指在施工时采用水平支护设施，以防止施工中出现水平破坏；混凝土支护技术则是指在施工时采用混凝土，以加固岩体结构，防止施工中发生崩落等破坏。
最后，要对施工工艺进行优化。
千米深井软岩巷道施工工艺优化是防止施工中出现破坏的关键步骤，包括使用更大的岩削工具和更大的力量，使用超大钻头和抗冲击技术，进行断面缩小，采用支护单元施工，采用步进发掘工艺，加强安全管控，在施工现场控制地表压力，建立安全措施，等等。
综上所述，千米深井软岩巷道施工中的破坏机理很多，而这些破坏机理可以通过正确的施工技术和支护技术来防止。
施工工艺的优化也可以有效地防止施工中出现破坏。
高应力软岩回采巷道锚杆(索)耦合支护技术研究的开题报告
高应力软岩回采巷道锚杆（索）耦合支护技术研究的开题报告一、选题背景及意义随着城市建设和矿业开采的不断推进，越来越多的地下空间得到了开发和利用。
然而，在地下空间中，软岩地层是非常常见的一种地质条件，其强度和稳定性都比较差，因此在软岩地层中进行工程建设或矿业开采时面临着巨大的工程安全风险。
针对软岩地层中存在的稳定性和安全性问题，目前已经提出了许多支护方案，其中锚杆（索）耦合支护技术是比较有效的一种方法。
该技术通过锚杆（索）的预应力作用，将围岩与锚杆（索）相耦合形成一个整体，使得围岩得到了更好的支撑和加固，从而提高了围岩的强度和稳定性。
因此，锚杆（索）耦合支护技术在软岩地层中的应用前景广阔。
然而，目前该技术的应用研究还比较有限，特别是在高应力条件下的应用研究还很少。
因此，开展高应力软岩回采巷道锚杆（索）耦合支护技术的研究，对于完善该技术的支护理论和实际应用具有重要意义。
二、研究目标本研究的主要目标是针对高应力软岩地层中的回采巷道进行锚杆（索）耦合支护技术的研究，具体包括以下几个方面：1. 确定高应力软岩地层中锚杆（索）耦合支护的最佳参数。
2. 分析锚杆（索）预应力对围岩的支撑作用，并探讨其作用原理。
3. 进行现场试验和数值模拟，探讨锚杆（索）耦合支护在高应力软岩地层中的适用性和支护效果。
三、研究内容本研究的主要内容如下：1. 研究高应力软岩地层的特点和回采巷道的工程背景，分析该地层的稳定性和安全性问题。
2. 总结已有的锚杆（索）耦合支护技术研究成果，深入探讨该技术在高应力软岩地层中的应用特点和适用范围。
3. 确定高应力软岩地层中锚杆（索）耦合支护的最佳参数，包括锚杆（索）的长度、直径、预应力大小等。
4. 分析锚杆（索）预应力对围岩的支撑作用，并探讨其作用原理。
5. 进行现场试验和数值模拟，探讨锚杆（索）耦合支护在高应力软岩地层中的适用性和支护效果。
6. 对现场试验和数值模拟的结果进行分析和总结，验证锚杆（索）耦合支护技术在高应力软岩地层中的可行性和优越性。
深井软岩巷道支护技术研究
当代化工研究99Modern Chemical Research丿丿2019•06技术应用与研究深井软岩巷道支护技术研究*刘廷（汾西矿业正佳煤业有限责任公司山西041399）摘要：正佳煤矿巷道围岩属于软岩巷道，巷道掘进支护后围岩变形量大，且难以控制，基于此，笔者在对巷道破坏影响因素分析的基础上，对矿井的软岩巷道支护方案进行了设计，并对巷道支护效果进行监测分析，结果表明：采用锚网索喷支护+底板采用注浆锚杆联合支护方式进行巷道支护在控制围岩变形和治理软岩巷道底臓等方面具有良好的效果”关键词：煤矿；软岩巷道；底鼓；围岩控制中图分类号：T文献标识码：AStudy on Support Technology of Soft Rock Roadway in Deep MineLiu Ting(Fenxi Mining Zhengjia Coal Industry CO.,LTD.,Shanxi,041399)Abstracts The surrounding rock of Z hengjia Coal Mine roadway belongs to soft rock roadway,and the deformation of s urrounding rock after roadway excavation and support is large and difficult to control.Based on the analysis of i nfluencing f actors of r oadway damage,the author designs the supporting scheme of s oft rock roadway in mine,and monitors and analyses the supporting effect of r oadway.The roadway support with bolt-mesh-cable-shotcrete support and f loor combined with grouting-bolt support has good effect in controlling surrounding rock deformation and controlling floor heave of s oft rock roadway.Key words：coal mine；soft rock roadway；floor heave\surrounding rock control1•矿井概况正佳煤矿巷道围岩属于I类软岩，矿井主采的煤层为3号煤层，埋藏深度在600〜800m之间，平均深度在700m,矿井属于深部开采矿井，地应力较高。
深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用
第 54 卷第 6 期2023 年 6 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.6Jun. 2023深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用孙晓明1, 2，姜铭1, 2，赵文超1, 2，缪澄宇1, 2，张勇1, 2，郭波1, 2(1. 中国矿业大学(北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京，100083；2. 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院，北京，100083)摘要：针对深埋软岩巷道揭煤段掘进过程中围岩变形控制的问题，以石垭口煤矿1790回风石门为背景开展研究。
首先，依据现场工程地质调查与实测结果分析了巷道揭煤段变形破坏特征；其次，采用理论分析与数值模拟等综合研究手段，揭示了深埋软岩巷道揭煤段大变形破坏机理；第三，基于开挖补偿力学效应和NPR(negative Poisson's ratio)长、短锚索耦合控制机理，提出了以NPR 长、短锚索为核心的高预应力恒阻耦合控制技术；最后，通过数值模拟的手段验证了该方案的合理性。
研究结果表明：巷道存在围岩变形严重、支护结构破断失效和巷道维护成本高等特征；巷道失稳破坏的根源在于围岩强度低且破碎严重、原支护结构不耦合以及支护强度不足；本文提出全断面“NPR 长、短锚索+底角注浆锚杆+反底拱”的控制方案与参数。
现场工业性试验中，NPR 支护段较普通支护段围岩变形减小300~500 mm ，NPR 锚索受力最终稳定为340 kN 左右。
高预应力恒阻耦合支护方案可有效控制深埋软岩巷道揭煤段围岩大变形，为揭煤段围岩安全稳定控制提供了新支护手段。
关键词：深埋软岩巷道；揭煤段；高预应力；NPR 长、短锚索；开挖补偿力学效应中图分类号：TD353 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2023）06-2282-16High prestressed constant resistance coupling support technologyand its application in deep-buried soft rock roadwaySUN Xiaoming 1, 2, JIANG Ming 1, 2, ZHAO Wenchao 1, 2, MIAO Chengyu 1, 2, ZHANG Yong 1, 2, GUO Bo 1, 2(1. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining andTechnology(Beijing), Beijing 100083, China;2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing),Beijing 100083, China)Abstract:The study was conducted to address the challenge of controlling rock deformation during the excavation收稿日期： 2022 −08 −10； 修回日期： 2022 −11 −02基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51874311，51904306)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2022YJSSB03) (Projects(51874311, 51904306) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (2022YJSSB03) supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities)通信作者：张勇，博士，高级工程师，从事巷道支护与无煤柱开采技术研究；E-mail ：******************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.06.018引用格式： 孙晓明, 姜铭, 赵文超, 等. 深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(6): 2282−2297.Citation: SUN Xiaoming, JIANG Ming, ZHAO Wenchao, et al. High prestressed constant resistance coupling support technology and its application in deep-buried soft rock roadway[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(6): 2282−2297.第 6 期孙晓明，等：深埋软岩巷道高预应力恒阻耦合支护技术及其应用process of deep-buried soft rock roadway in the uncovering coal section, and the 1790 return air stone gate of the Shiyakou Coal Mine was used as the research site. Firstly, the deformation and failure characteristics of the uncovering coal section of the roadway were analyzed and determined through on-site engineering geological investigation and measurement analysis. Secondly, comprehensive research methods were employed, such as theoretical analysis and numerical simulation, to reveal the mechanisms that lead to large deformation and failure of the uncovering coal section in the deep-buried soft rock roadway. Thirdly, a high prestressed constant resistance coupling control technology was proposed, using NPR(negative Poisson's ratio) long and short anchor cables as the core. This technology was developed based on the excavation compensation mechanical effect and the coupling control mechanism of the anchor cable. Finally, the rationality of the proposed scheme was verified through numerical simulation. The results show that the roadway exhibits significant rock deformation, supporting structure failure and high maintenance costs. The instability and failure of the roadway are attributable to low strength and severe fragmentation of the surrounding rock, insufficient support strength, and lack of coupling of the original support structure. The study presents a control scheme and parameters consisting of "NPR long and short anchor cables+bottom corner grouting anchor rods+inverted arch". In the on-site industrial test, the NPR support section decreases the rock deformation of the ordinary support section by 300−500 mm and the final stable force of the NPR anchor cable is approximately 340 kN. The high prestressed constant resistance coupling support scheme can effectively manage the significant deformation of the surrounding rock in deep-buried soft rock roadway, providing a new support method for controlling the surrounding rock in the uncovering coal section.Key words: deep-buried soft rock roadway; uncovering coal section; high prestressed; NPR long and short anchor cable; excavation compensation mechanical effect大量煤矿经过数十年的开采，浅部资源日益短缺，资源开采逐渐转往深部[1−2]。
《木家庄煤矿深部软岩巷道变形破坏机理及支护研究》
《木家庄煤矿深部软岩巷道变形破坏机理及支护研究》一、引言煤炭是我国主要的能源来源之一，随着浅部煤炭资源的逐渐减少，开采活动已经转向了更深层次的地层。
然而，深部软岩巷道在开采过程中常常面临变形破坏的问题，这不仅影响了矿山的生产安全，也对矿工的生命安全构成了严重威胁。
因此，研究木家庄煤矿深部软岩巷道的变形破坏机理及支护技术，对于保障矿山安全生产具有重要意义。
二、木家庄煤矿概述木家庄煤矿位于我国某地，地质条件复杂。
矿区地层主要由软岩组成，且深度较大。
在开采过程中，深部软岩巷道经常出现变形、破坏等现象，严重影响了矿山的正常生产和矿工的安全。
三、深部软岩巷道变形破坏机理1. 地质因素木家庄煤矿地处地质构造复杂区域，地层中存在大量的断层、节理等结构面，这些结构面在地下工程开挖后易发生应力集中，导致巷道变形破坏。
此外，地层中的含水层、软弱夹层等也对巷道的稳定性产生了不利影响。
2. 采动影响随着煤炭的开采，地下应力重新分布，导致巷道周围岩体的应力状态发生改变。
当巷道周围岩体的应力超过其承载能力时，便会发生变形破坏。
3. 支护措施不当若支护措施设计不合理、施工质量差或支护材料选择不当等，都会导致巷道支护效果不佳，进而引发巷道变形破坏。
四、支护技术研究针对木家庄煤矿深部软岩巷道的变形破坏问题，本文提出以下支护技术措施：1. 合理设计支护方案根据地质条件和巷道实际情况，合理设计支护方案。
在支护方案设计中，应充分考虑巷道周围的应力分布、岩体性质等因素，以确保支护结构能够有效地承受地压和采动影响。
2. 采用合适的支护材料选择合适的支护材料对于提高支护效果具有重要意义。
应根据岩体性质、地压大小等因素，选择具有较高强度和稳定性的支护材料。
同时，应确保支护材料的施工质量，以保证支护结构的整体稳定性。
3. 加强巷道监测与维护在巷道支护过程中，应加强监测与维护工作。
通过安装监测设备，实时监测巷道变形情况，及时发现并处理潜在的安全隐患。
软岩巷道锚注耦合支护技术研究
2011年第1期doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2011.01.029能源技术与管理软岩巷道锚注耦合支护技术研究刘瑜，孙传军（安徽恒源煤电公司祁东煤矿，安徽宿州234000）［摘要］软弱巷道围岩的松动范围大，岩体强度低，要保持巷道的稳定和满足正常生产，必须采用合理可行的支护对策和支护方案以适应和改善各种围岩特性，以取得技术上可行、经济上合理的支护效果。
在分析软岩巷道变形破坏特性的基础上，分析了三维协控耦合支护对软岩巷道支护的适应性，应用三维协控耦合支护理论，设计出三维协控耦合支护方案及施工工艺，在实际工程中取得了较好效果。
［关键词］软岩巷道；支护对策；三维协控；耦合支护［中图分类号］TD353［文献标识码］B［文章编号］1672-9943(2011)01-0076-031概述巷道开挖过程也是围岩应力调整过程，应力调整大小与巷道赋存条件、巷道断面形状、断面大小、岩性及施工工艺有关。
其中，不可改变、无选择余地的因素反而对巷道的稳定性影响巨大，特别是围岩特性。
要保持巷道的稳定和满足正常生产，必须采用合理可行的支护对策和支护方案以适应和改善各种围岩特性，以取得技术上可行、经济上合理的效果。
对于软弱岩层具有膨胀、流变等特性，且胶结程度差，目前采用的支护对策是主动联合、主被动联合支护，应用广泛有效的支护模式是“锚网梁索+锚注”、“U型棚+锚索+锚注”。
锚注的主要作用是后路加固，其优点主要表现在两个方面［1］：一是能将软岩原生裂隙及次生裂隙充填起来，使影响范围内松动破碎围岩形成次生承载圈；二是在浆液充分发挥作用之前能起到锚杆再次组合、悬吊裂隙围岩，阻止影响范围内的围岩继续变形，甚至进入残余应力阶段。
2注浆加固机理软弱巷道围岩的松动范围大，岩体强度低，锚杆在掘进期及掘进影响早期，由于围岩未充分破碎，锚杆可以起到组合加固作用，锚索起到良好的悬吊作用，到了掘进影响中期、流变期，由于围岩裂隙充分发育、变形进一步增大，超过锚杆的应变、应力范围，锚杆的组合加固作用将进一步减弱，锚杆形成的组合加固层的自撑能力逐步降低，此时，锚索的悬吊荷载逐步增大，如果不采用后路加固措施，软岩巷道将持续变形，造成断面变形过大、喷层开裂、局部冒顶等不利于巷道稳定的现象［2-4］。