巷道支护基础理论与围岩控制(硕3)

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。

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。

大恒煤业下组煤西翼大巷支护参数的合理选择王涛【摘要】大恒煤业有限公司下组煤西翼轨道大巷是下组煤首采区的开拓巷道.为了保证巷道施工安全,同时减少巷道支护成本,大恒煤业结合多年来矿井巷道实际施工经验和该区域的煤层地质条件,发现初步设计中下组煤巷道支护参数存在很大的优化空间;通过进行围岩地质力学特征分析、围岩控制支护数值模拟分析,巷道支护方案及参数得到进一步优化,与下组煤初步设计提供的支护型式相比,每米巷道可节约材料费近1 500多元,大幅降低巷道支护成本.该项研究成果对大恒煤业其他区域巷道施工具有很好的参考价值和指导意义.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2019(035)007【总页数】4页(P104-107)【关键词】下组煤西翼大巷;支护参数;锚杆;锚索长度;优化设计【作者】王涛【作者单位】龙矿集团大恒煤业有限公司【正文语种】中文下组煤西翼轨道大巷为大恒煤业4号、9号煤层配采建设工程中布置的开拓巷道，分别布置在9-1和9-2煤层中，是下组煤首采区的开拓巷道。

根据太原煤炭设计研究院提供的《4号、9号煤层配采初步设计》巷道支护参数，结合多年来的实际施工经验和该区域的煤层地质条件，发现下组煤巷道支护参数还存在很大的优化空间，下组煤初步设计提供的巷道支护强度明显过大，均高于大恒煤业多年来在同类地质条件下所成功采用的支护强度，造成了很大的材料浪费。

因此，根据集团公司关于节能降耗、加强材料管控的总体要求，与太原理工大学合作，通过进行围岩地质力学特征分析、围岩控制支护数值模拟分析、巷道支护方案及参数选择，进行下组煤巷道支护参数优化修改提供了技术支持。

1 巷道生产地质条件1.1 地面相对位置及邻近采区开采情况下组煤西翼轨道巷位于一水平一采区开拓巷道，地面标高1 200～1 205 m，巷道标高1 040.5～979.9 m，巷道上方为本井田工业广场，东部及西部为荒山、农田。

巷道北侧为原大恒4号煤“小采”采空区，南侧为主斜井、西翼皮带大巷，东部为下组煤西翼轨道巷(外段)、北翼轨道大巷、主斜井中部联络巷、主斜井回风联络巷，西侧为边界保护煤柱。

巷道围岩控制方法与支护方式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。

大变形巷道围岩变形机理与控制技术摘要: 为得到困难条件下大变形巷道围岩的变形机理与控制对策以困难条件下巷道的类型划分和特点为基础，总结了巷道围岩表面变形特征和内部的变形与结构特征，详细分析了高应力大变形破坏、底鼓型巷道系统失稳、采动巷道的变形破坏、结构面错动变形机制、围岩与支护结构不耦合五类主要变形机制。

结合巷道围岩控制理论研究与工程实践，提出了目前困难条件下矿井巷道支护存在的主要问题、难点与控制关键。

关键词: 困难条件; 大变形巷道; 围岩控制; 变形机理; 控制技术0 引言近年来，随着我国经济社会的快速发展、西部能源战略基地的大力建设、南方煤企重组的结构调整，煤炭的产量在逐步提高，为国民经济建设提供了重要支撑。

然而，随着煤炭资源开发规模、开采深度的增加，开采条件在持续恶化，巷道维护难度在不断增加，这给矿山巷道支护提出了新的挑战与课题，因此，困难条件下( 例如大采深、构造应力、多次采动影响、松软围岩、突出煤层等) 巷道围岩控制理论与技术亦成为当前矿业工程领域研究的热点与难点。

首先，由于我国东中部浅部煤炭资源的日益短缺，煤层开采必然转向深部，而深部开采因高地温、高地压、高渗透压和开采扰动( “三高一扰动”)的不利影响，使得深部矿井巷道的地质力学环境愈加复杂，地下工程灾害日益增多，深部巷道围岩稳定性控制变得更为困难。

一方面，部分矿井由浅部的硬岩矿井转型为深部软岩矿井，围岩缓变型大变形支护问题十分突出。

另一方面，深部煤层开采引发的冲击地压、瓦斯突出、岩爆等突变型大变形重大灾害在我国频繁发生，给国家财产和人民生命造成了巨大的损失，动力作用下巷道围岩控制问题已成为目前煤炭科技工作者所关注的重大问题之一。

其次，西部大型煤炭生产基地的建设为矿井巷道围岩控制理论与技术的发展提供了良好的机遇，同时也提出了新的挑战。

西部矿区的地质条件有其特殊性，即第四纪冲积层非常浅、软弱基岩埋藏深、含水层较多，( 特) 厚砂砾层、松散沉积砂层、厚冲积层等地层较为常见。

巷道支护理论基础主要内容一、巷道支护基本理论二、煤巷锚杆支护关键技术三、煤巷顶板事故防治四、煤巷快速掘进技术1.巷道主要支护形式及其现状●煤巷支护主要形式●木支架●工字钢支架●U型钢支架●锚杆支护●巷道变形量大时上述支架难以满足支护要求木支架●优点：重量轻、加工容易、架设方便、有破坏信号●缺点：强度低、易破坏、不防火、易腐蚀、风阻大●适用条件：巷道服务期较短、压力小、断面积不大工字钢可缩性梯形支架井下应用●埋深小于400m的煤巷，支护没有问题工字钢可缩性梯形支架结构工字钢梯形支架破坏形式U型钢可缩性拱形支架适用巷道：围岩比较稳定受动压影响变形200—500mmU 型钢拱形支架破坏形式严重变形拱形录像U 型钢可缩性圆形支架适用巷道：1.服务时间长2.围岩不稳定 3受动压影响大 4.变形大于400mm 5.无底臌U型钢方环形可缩性环形支架锚杆支护梯形巷道适用巷道：1.服务时间长2.围岩不稳定3.受动压影响大4.变形大于800mm 5有底臌适用巷道：1.服务时间长2.围岩不稳定3.受动压影响大4.变形大于1000mm5有底臌锚杆支护拱形巷道低强度普通的锚杆支护常用支架的破坏形式1.埋深小于400m的煤巷，支护没有问题---木支架、工字钢支架和U型钢可缩性支架2.埋深超过600m，传统支护不能适应---木支架和金属刚性支架彻底毁坏---U型钢可缩性支架严重变形---低强度锚杆支护不能满足巷道维护要求3.现代化采煤迫切需要高水平的锚杆支护2、巷道变形破坏原因分析错误!未找到引用源。

1.巷道围岩条件差2.围岩应力大3.支护不适应岩石结构开采煤层顶底板岩层特点●埋藏深度100~1000m，压力250~2500t；●绝大多数顶板有直接顶、老顶和直接底、老底。

材料破坏机理岩块单轴压缩两种破坏形态岩石与软钢应力－应变曲线岩石循环加载曲线岩块轴向与横向应力应变曲线三向应力试验泥岩三轴试验曲线大理石三轴试验曲线点载荷试验直剪试验岩石抗剪强度试验岩石抗拉强度试验岩石试件主破裂面岩石破裂面极限莫尔圆包络线莫尔圆物理意义应力状态的图示莫尔圆的定量关系莫尔库仑准则三轴压缩极限应力圆单轴压缩极限应力圆共轭破裂面库仑准则用强度准则判断稳定性斜直线型莫尔包络线格里菲斯机理格里菲斯准则地应力实测结果普氏地压假说错误!未找到引用源。

沿空留巷围岩控制技术分析摘要：沿空留巷具有煤炭回收率高、巷道掘进率低、采掘街接合理、技术经济效益显著等优点,并且有利于巷道布置改革,从而为前进式、往复式开采法的应用创造条件。

多年来它一直是我国煤炭开采的重要技术发展方向。

文章主要对沿空留巷围岩控制技术进行了分析。

关键词：沿空留巷；围岩；控制技术沿空巷道如同停采的工作面，其顶板活动规律与采场有不同之处，也有相同之处。

它们之间的不同点在于采场顶板。

相同点在于都是处在一侧是煤体，另一侧是采空区的特殊地段，而且老顶破断后岩块形成的结构也类似。

1沿空留巷围岩特点1.1切顶失稳。

沿空巷道煤帮无论是老顶断裂前呈“悬臂梁”结构，煤帮作为悬臂梁的唯一支撑点，还是断裂后呈“砌体梁”结构，作为两个支撑点中的一个均承受着老顶及上覆岩层较为集中的支承压力，致使煤帮产生严重的变形和破裂，导致老顶沿煤帮切落，发生切顶失稳。

1.2破断失稳在煤帮和岩块两个支点能支撑起老顶的时候，如果留巷巷道宽，老顶受断层等地质构造影响不完整或者厚度小、岩层差，老顶承载不了自身及上覆岩层的载荷，将会在巷道上方断裂，产生破断失稳。

由于老顶破断的同时，伪顶和直接顶也随着冒落下来，因而又称作垮冒失稳。

1.3冒落失稳。

巷道顶板受强烈的掘进和采动影响，特别是在超前支压和采空支压的叠加作用下，导致伪顶、直接顶发生较大的位移和变形，与老顶产生离层，在岩块B的回转挤压下发生冒落失稳。

2沿空留巷围岩控制的原理2.1留巷围岩控制原理、技术及原则工作面回采后，基本顶岩层在形成大结构之前的强烈回转使沿空留巷经受强烈的采动影响，留巷帮顶出现显著的剪切应力集中，合理的巷内支护形式应克服这种剪切破坏；同时沿空留巷内层支护围岩小结构很难承受外层岩体大结构运动回转过程中岩层移动造成的强烈破坏，不能实现自稳，应采取阶段性辅助加强措施。

由此形成了巷道组合锚杆支护、巷旁充填墙体、巷内辅助加强支架“三位一体”的沿空留巷围岩整体支护原理。

采用抗剪切性能的超高强度、高预紧力、系统高刚度为核心的“三高”锚杆支护技术，形成高强主动、高阻稳定的锚杆支护围岩承载结构，可以有效控制巷道掘进期间的变形。

动压巷道围岩控制支护技术探讨.1 问题的提出由于我矿主采煤层的底板大多为松软的泥岩,二水平开采深度已达500m,布置在底板岩巷的南大巷､南异三条上山､各类峒室及采区准备巷道,受采动影响遭到严重破坏,失修巷道达1万m,年维修费用达千万元以上｡为彻底解决失修巷道,从根本上解决问题,除抓好工程施工质量外,将受采动影响的巷道提前进行加固,保证巷道受采动后仍能保证安全使用｡2 支护技术方案与对策2.1锚注预加固支护方案对于锚喷巷道来说,可采取的加固措施包括可缩性金属支架加强支护､加长锚杆及预应力锚索支护､注浆加固支护等｡通过矿井近几年的实践证明,采用金属支架加强支护并不能保证巷道的长期稳定,而采用加长锚杆及预应力锚索支护工艺复杂,成本较高,亦不宜采用｡经分析研究,决定采用锚注预加固联合支护方案｡在原锚网喷基础上,对巷道进行初喷,堵塞巷道的裂缝,接着进行锚注加固,使灰浆充满围岩中裂隙,最后进行锚网梯加固｡2.2支护材料与参数锚注锚网梯加固支护所用材料主要包括螺纹钢锚杆､注浆锚杆､菱形网树脂锚固剂､水泥､喷射混凝土等,其主要支护及施工工艺参数如下:(1)先要对要加固的巷道进行喷浆,厚度3~5mm,喷浆混凝土配料为水泥:河砂:石屑=1:2.5:1.5,水泥采用425#普通水泥,石屑粒径为3~5mm｡(2)注浆锚杆与施工措施｡采用Φ2280mm的注浆锚杆,锚杆角度与顶板夹角不小于75°,空心锚杆间排距为1.5×1.5m,允许误差为±200mm,锚杆外露长度不超过50mm,每孔用空心锚固剂不小于2块,孔处用锚固剂与巷道糊平,注完后及时封孔,防止浆液泄漏｡(3)注浆参数:注浆压力为 3.5~4.0Mpa,浆液的水灰比为0.75~1∶1,注浆材料道425#水泥浆液,用人工在容器中配制｡搅拌时间不小于5min,注浆量以孔满不吸为标准｡。