巷道围岩松动圈理论
一种巷道松动圈的测试方法
一种巷道松动圈的测试方法巷道围岩是一种极其复杂的天然地质体．表现出多种力学特性，难以用一种支护理论来解决巷道支护问题。
因此。
在巷道支护理论研究方面出现了各种各样的学术流派，巷道围岩松动圈支护理论是我国软岩巷道支护领域重要学术流派之一。
该理论几乎不作任何假设假说，测试手段直感性强，易于掌握和操作。
这一理论先后在全国多个矿区得到广泛应用，成功解决了软岩巷道支护的难题，取得了较大的经济效益。
众所周知，采矿等地下工程都需要在地下开挖，形成一定大小的空间，并要保持该空间的稳定，但是在地下开挖后，将会扰动岩石的性质，造成岩石内的应力和岩石强度的变化，产生岩石应力转移、集中和岩石强度的减小，使开挖空间周围岩石发生变形甚至破坏，产生岩石物理状态的改变。
这个在开挖的空间周围所形成的破裂区一般是围绕开挖空间形成环状（图1）。
我们把这个由于应力作用产生的环状破裂带称为巷道围岩松动圈，简称为松动圈。
图1 巷道围岩中的松动圈1-松动圈外边界；2-松动圈范围；3-巷道周边巷道开挖后，破坏了原岩的应力平衡状态，围岩受力状态由三向变成了近似两向。
导致围岩应力重新分布和局部应力集中，造成岩石强度较大幅度地下降。
此时，最大主应力是沿巷道壁面的切线方向。
巷道壁面切应力达到最大值；最小主应力是沿巷道的径向应力。
径向应力在巷道周边为零，向围岩内部逐渐增大。
如果围岩中集中的应力值小于下降后的岩石强度，围岩处于弹塑性状态，围岩自行稳定，不存在支护问题；如果相反，围岩将发生破坏，这种破坏从周边逐渐向深部扩展，直至达到新的三向应力平衡状态为止，此时围岩中出现了一个松弛破裂带，即围岩松动圈。
其力学特征表现为应力降低区即松动圈、塑性区及弹性区，如图2所示。
图2 圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布该理论认为松动圈厚度与巷道埋深（地应力）和岩石的强度关系较大，与巷道跨度关系很小。
而松动圈厚度越大，支护越困难。
即原岩应力越大，岩体强度越小，则松动圈厚度就越大，支护就越困难。
围岩松动圈支护理论在煤巷支护设计中的应用
围岩松动圈支护理论在煤巷支护设计中的应用于辉;唐仁学;孔令根;牛智勇【摘要】根据围岩松动圈支护理论，在屯兰矿12501运输巷道内应用 PHD-2型松动圈测试仪进行围岩松动圈范围测试，确定松动圈厚度值LP 并进行松动圈分类。
由测试结果可知，巷道围岩松动圈厚度在1．3～1．5m之间，属于中松动圈Ⅲ类一般围岩，应按照悬吊理论设计支护参数，从而确定适用于巷道地质条件的支护方案。
通过对支护方案进行现场试验并监测巷道表面位移量，证明巷道变形量小，顶底板最大移近量小于26mm ，两帮最大移近量小于36mm ，围岩保持稳定。
这表明根据围岩松动圈理论设计巷道支护方式及参数是合理可靠的，为屯兰矿巷道支护设计提供了技术参考。
%According to the support theory of surrounding rock loose circle ,the extent of surrounding rock loose circle was measured with PHD-2 loose circle tester in the 12501 transportation roadway of Tunlan Mine ,the thickness and type of loose circle was determined .In accordance with test results ,the thickness of loose circle was between1 .3~1 .5m ,which belonged to the middle loose circle and common surrounding rock .The support parameters should be devised according to suspension theory so that the support scheme applied to roadway geology condition could be determined . With field test and monitoring of surface displacement ,it was seen that the roadway transformation was small ,the maximum closer amount of roof-floor was less than 26mm ,and that of the sides was less than 36mm ,the surrounding rock remained stable . The analysis results showed that to design roadway support with loose circletheory was reasonable and reliable ,which provided the technical reference for the roadway support design of Tunlan mine .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】4页(P115-118)【关键词】围岩松动圈;支护理论;测试技术;支护设计【作者】于辉;唐仁学;孔令根;牛智勇【作者单位】中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京100083;重庆煤矿安全监察局，重庆401121;中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京100083;中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD326长久以来巷道支护都是煤矿安全生产的重点问题。
基于围岩松动圈理论的矩形巷道支护技术
基于围岩松动圈理论的矩形巷道支护技术冉金林;王洪闪;李廷春;张卫【摘要】为解决矩形巷道角点处因应力集中容易产生受拉破坏的问题,以新驿煤矿五采区1509工作面巷道为研究对象,基于围岩松动圈理论,分别运用等效圆法和压力拱法计算得出巷道顶板松动圈范围为1.21 m和1.25 m,并对锚杆、锚索参数进行设计,确定掘进过程中采用\"前探梁+锚杆+锚索+金属网\"联合支护方案.数值模拟结果表明,巷道顶板、底板和两帮移近量分别为30.65、29.01、25.08 mm,锚杆未出现破断现象.数值模拟和实践证明,设计方案能够有效地控制巷道围岩变形,保持巷道的稳定性.%To solve the tensile failure problem of rectangular roadway due to stress concentration, taking the roadway of 1509 working face in No. 5 mining area of Xinyi Coal Mine as the research object, based on surrounding rock loose circle theory, the scope of the loose circle of the roof of the roadway which are calculated by equivalent circle method and pressure arch method are respectively 1.21 m, 1.25 m, and the parameters of bolt and anchor are also designed. Then the combined support planof\"bolt +anchor + metal mesh\" is determined in the roadway tunneling process. The numerical simulation results show that the displacement of the roof, floor and two sides of the roadway are respectively 30.65 mm, 29.01 mm, 25.08 mm, and the bolts were not broken. Numerical simulation and practice prove that the design scheme effectively controls the deformation of the surrounding rock of the roadway, and can keep the overall stability of the roadway.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)007【总页数】5页(P135-139)【关键词】矩形巷道;松动圈理论;锚网索支护;参数设计;数值模拟【作者】冉金林;王洪闪;李廷春;张卫【作者单位】山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;山东东山新驿煤矿有限公司,山东济宁272116【正文语种】中文【中图分类】TD353随着巷道支护技术的不断发展，锚杆（索）配合钢带等构件广泛应用于巷道支护中[1]。
松动圈(喷锚网)支护理论在钾盐矿工程中的应用
松动圈（喷锚网）支护理论在钾盐矿工程中的应用【摘要】中竂老挝万象年产65万吨钾盐矿工程，属云天化在国外投资的第一个地下开采矿山项目，该矿为光卤石矿，由于没有这类矿山的地下开采经验借鉴，设计单位在设计支护形式上采用了常规保守的钢筋砼支护形式，因此，加大了工程造价和增加了工程建设工期。
为节约工程投资成本和加快工程建设速度，工程施工建设中，建设单位和施工单位共同研究探索巷道支护新方法，通过与中国矿业大学合作，对工程支护方式进行了优化，因地制宜采用“松动圈理论支护巷道”（锚、网、喷）方法，优化后的支护方法不但在技术上安全可靠，加快了工程进度，并且还在经济效益上也取得了明显的经济成果，同时也提高了中国企业在老挝政府心目中的国际形象和地位。
【关键词】钾盐矿；锚网喷；松协圈理论1、前言中竂老挝钾盐矿工程采用竖井、平硐开拓，井下三个中段的巷道工程全长累计达到5800多米。
由于钾盐矿属缓倾斜厚大矿体，大多数巷道工程均布置在光卤石矿体中或含光卤石矿的泥质页岩中，矿体和围岩的f系数值为3-4，属软岩类矿岩，巷道开挖后易产生跨塌和冒顶现象，由于工程地处老挝万象平原，且围岩和矿体有蠕变现象，巷道围岩的水平和竖向压应力较大，采用钢筋砼支护成型后的巷道会被挤压破坏产生裂纹现象，按照“以柔克刚”的“松动圈”支护思想理念，采用锚网喷“柔”的支护形式克服了钾盐矿和围岩“刚”的强大地应力，从而顺利圆满完成了工程建设任务。
2、施工方法特点钾盐矿和其含盐的围岩有较强的吸水性，有“遇水软化”特点和对金属较强的腐蚀性的特点，金属矿山和非金属矿山常规采用的锚、网、喷支护方法在钾盐矿不能全套照搬，本工程采用饱和盐液打锚杆眼、玻璃钢锚杆加树脂药卷和一喷一挂再次射砼的支护方法施工，从而克服了锚杆孔被水溶大降低锚固力、金属锚杆和金属网被盐腐蚀的难题，从而确保了工程支护安全性和工程建设工期。
3、工艺原理巷道围岩松动圈是指在巷道或隧道开掘后，巷道周边围岩应力平衡被打破后要重新分布，巷道周边应力由三向应力状态转变成二向应力状态，径向力为0，由巷道周边向巷道围岩深部逐渐过渡到原岩状态（见图1），在围岩应力重新分布过程中，当围岩应力超过围岩强度后将在围岩中产生一组新的裂缝，其分布形状类似圆形或椭圆形，当围岩为不均质时将呈异形，将这一范围内的岩石定义为围岩松动圈，围岩松动圈的力学特性表现为应力降低，大量的现场实测表明，巷道围岩中普遍存在松动圈，围岩真正处于弹性状态的巷道很少，巷道围岩松动圈支护理论认为，岩石破碎形成松动圈过程中产生的碎胀变形的碎胀力是产生支护荷载的最主要因素，是支护主要对象较早的支护理论（普氏、泰沙基等）认为支护的对象是塌落拱内的岩石质量，现代岩石力学中的弹塑性理论则认为，围岩的弹塑性变形是支护的松动圈以外是塑性极限平衡区及弹性区。
松动圈围岩支护理论与工程实践研究
松动圈围岩支护理论与工程实践研究【摘要】介绍了围岩松动圈巷道支护理论，以某矿为例进行了围岩松动圈范围测试与巷道支护方案设计，结果表明该矿属于中号围岩松动圈，采用悬吊理论设计支护形式后测得顶底板与两帮移近量较，说明根据围岩松动圈理论设计巷道支护方式及参数是合理可靠的。
【关键词】松动圈；巷道围岩；巷道支护前言煤矿巷道围岩为非连续各向异性体，其物质组成成分与组合状况存在一定变化，表现为非均质性。
因此试图用一种理论来解决所用的巷道支护问题显然是不切实际的。
目前巷道支护理论包括围岩松动圈理论、压力拱理论、最大水平应力理论等，其中围岩松动圈理论在深井煤矿中得到广泛应用，其理论简明直观、可操作性强，基本内容为：矿井巷道掘进后，原岩应力平衡状态遭到破坏并重新分布，巷道顶底板及两帮形成应力集中现象，岩石强度显著下降。
若集中应力小于破坏后的岩石强度，此时围岩处于弹塑性状态，可以基本维持巷道的稳定。
若集中应力发展至甚至超过破坏后的岩石强度，围岩破坏会继续向深部扩展，直至形成新的应力平衡状态，我们将围岩破坏扩展形成的破裂带称之为围岩松动圈，研究围岩松动圈对于解决巷道支护工程问题具有重要作用。
1 工程地质概况某矿位于吕梁-太行断块五台山块隆古交向斜的南部，俗称太原西山向斜。
其西部为吕梁山复式背斜，东部为山西断陷盆地系中部的太原-晋中盆地。
12501运输巷道位于南五盘区+750m水平的2#煤层。
该煤层均厚为4.25m，属较稳定的厚煤层，煤层结构简单，裂隙较发育，平均倾角2.5°，最大为6°，为近水平煤层。
煤层顶板以薄层状的粉砂岩和泥岩为主，并夹杂砂质泥岩互层。
岩性松软，机械强度低，节理裂隙发育，属不稳定顶板；底板以碳质泥岩及砂质泥岩为主，局部为3#煤层，富含植物根须化石，较松软，遇水易膨胀，易发生底鼓现象，为不稳定底板岩层。
2 围岩松动圈巷道支护理论围岩松动圈支护理论提出把围岩破裂过程中的岩石碎胀变形（碎胀力）作为支护对象，并把在围岩中发展的这个破裂区定义为围岩松动圈。
06-4松动圈支护理论与技术讲座-支护机理与设计方法
2 巷道支护设计方法现状-实验室模拟
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很多问题不清楚(原岩应力,岩体性质等), 需要试验手段先进。 综合研究方法，上述各种方法综合应用， 近代大型岩土工程无一不是采取此种方 法。
附：中国矿业大学巷道模拟实验系统
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附:中国矿业大学新真三轴巷道模拟实验系统
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2 围岩松动圈支护设计法
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3 围岩松动圈支护设计法-大松动圈设计
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3 围岩松动圈支护设计法-大松动圈设计
组合拱在大松动圈中 的成功依据 锚固体具有较大可缩 性，并且其强度基本 等于原岩体强度。这 刚好符合软岩支护的 要求。 其支护能力是U钢支 护的2—3倍。
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3 围岩松动圈支护设计法-大松动圈设计
一般锚杆作用机理有 悬吊原理、组合拱原理、 加固原理等每一种都只能 解释一些实际问题
1 巷道锚杆支护机理研究现状
地下工程锚杆支护机理问题研究现状－2
百花齐放 分析方法
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多用于特殊工程 的研究或重大工 程设计
锚杆设计
最广泛采用方法。推广锚杆作出 贡献。优点是设计成本低，技术 要求不高；缺点是针对性不强， 不能抓住实质。
主要内容
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1.巷道支护变形破坏现象和原因分析
2. 松动圈支护理论基本观点；
3.松动圈岩石分类方法 4 围岩松动圈研究与测试方法护设计法-中松动圈设计
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以锚杆为锚喷支护的主体构件。由于围岩松动圈厚度 小于常用锚杆长度，因此可采用锚杆悬吊作用机理来 设计支护参数，锚杆支护的最大荷载，可用下式表示：
P （支护力）≥Max{松动圈形成的碎胀变形力，松动
巷道围岩松动圈名词解释
巷道围岩松动圈名词解释
巷道围岩松动圈是指在地下矿井或隧道等巷道工程中，围绕巷道周围的岩石或土层受到外界荷载作用或内部应力变化而发生松动的区域。
松动圈是巷道围岩的一种破坏形式，对工程的稳定性和安全性具有重要影响。
松动圈的形成主要与以下几个因素有关：
1. 地质构造，地质构造的复杂性会导致巷道围岩的应力分布不均匀，从而形成松动圈。
2. 工程荷载，巷道施工或运营过程中的荷载作用会使围岩受到应力的重新分布，进而引发松动圈的形成。
3. 岩性特征，不同岩石或土层的物理力学性质差异较大，某些岩石或土层容易发生松动。
4. 水文地质条件，地下水的存在和流动会对巷道围岩产生一定的影响，形成松动圈。
松动圈的特征表现为：
1. 岩石或土层的破碎和颗粒分离，巷道围岩受到应力变化后，岩石或土层中的颗粒会发生破碎和分离现象。
2. 巷道周围岩体的位移，松动圈的形成会导致巷道周围岩体的位移，表现为岩体的下沉、侧移或扭曲等。
3. 巷道周围岩体的开裂，松动圈的形成还会引起巷道周围岩体的开裂，表现为裂缝的出现和扩展。
4. 巷道围岩的变形和变质，松动圈的形成会导致巷道围岩的变形和变质，表现为岩石的塑性变形、褶皱和岩石破裂等。
为了防止和控制松动圈的发生，需要采取一系列的支护和加固措施，如预应力锚杆支护、喷射混凝土衬砌、钢拱支护等，以增强巷道围岩的稳定性和安全性。
此外，对于松动圈的监测和预测也是十分重要的，可以利用地下监测仪器和技术手段进行实时监测，及时采取相应的措施，确保巷道工程的安全运营。
巷道围岩松动圈理论
围岩松动圈的理论一、隧道围岩的松动圈的形成及物理状态假设在地表下H深处有一个小岩石单元(图1)，在空间开挖前，这一单元处于三向应力完好稳定状态。
当在其左侧开挖一空间后，水图1 隧道围岩的物理状态平应力H1解除，单元变成二向受力。
这时这个单元的应力产生两个方面变化：一是由于三向应力变成二向应力状态，单元强度发生下降；二是由于应力的转移，所开挖的空间周边附近应力集中，使单元上受力增加。
如果单元所受应力超过其强度，单元1将发生破坏，使其承载能力变低，发生应力向深部转移。
这样相邻单元2开始面临单元1相似的情况，有一点不同的是单元2的水平应力H2，由于单元1的存在将不为零，但数值很小，所以单元2的强度略高。
如果这时单元2上作用的应力仍大于其强度，则单元2又将发生破坏，使应力再次问深部转移。
单元破坏应力转移，其应力集中程度有所减弱，而径向应力有所增加，最后到单元n时，其单元上所受应力小于其三向应力极限强度，则单元只产生弹塑性变形而不发生破坏。
这样的变化结果，使得在单元1至单元(n-1)之间的岩石处于破坏状态，而从单元n开始向外，岩石处于弹塑性变形的原岩完好状态。
这样的情况同样发生于所开挖空间的各个方向，所以，在这个空间的周围形成了一个破裂区。
围绕开挖空间的这一破坏区域一般为环状；对于塑性岩石，在破裂区外应力接近岩石的强度，但小于岩石强度，围岩处于塑性状态；再往外应力低于岩石的塑性屈服应力，围岩处于弹性状态，形成了一般所说的围岩中的四个区(图2)。
对于煤矿煤系的岩石，多数的全应力——应变曲线塑性段并不明显．即没有明显的塑性区。
从外向隧道内，对应于岩石的全应力——应变曲线，可把围岩分成三个区：弹性区、破裂膨胀剧烈区、破裂膨胀稳定区。
图2 隧道围岩的典型物理力学状态处于弹性状态的围岩，由于其仍然具有承载能力，所以可以保持自稳。
而处于破裂状态的围岩，由于发生了碎胀破裂，其表面将丧失自承能力，如不进行支护将会产生失稳，所以，破裂区是支护的直接对象，是解决支护问题的关键所在。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。