深部沿空掘巷巷道围岩应力状态及现场实测分析
程一蓬1,2,马晨晶3,何一杰1,2,李育鹏3
(1．天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;2．煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京100013;
3．阳泉煤业(集团)有限责任公司新景矿,山西阳泉045000)
[摘一要]一通过分析阳泉矿区深部矿井15号煤厚煤层巷道围岩地质条件二顶底板岩性特征及煤岩体地质力学参数,采用数值模拟方法研究了不同煤柱尺寸条件下沿空掘巷巷道围岩应力和变形特征,并对沿空掘巷巷道工作面侧帮和煤柱侧帮煤柱应力状态进行了动态监测三结果表明,沿空掘巷巷道工作面侧帮和煤柱侧帮煤应力状态差异较大,其中工作面侧帮煤体应力受本工作面回采影响显著,不同深度测点垂直应力变化明显,煤柱侧帮煤柱应力受本工作面和临近采空区双重影响,垂直应力峰值高,应力波动显著三
[关键词]一沿空掘巷;应力状态;动压影响[中图分类号]TD323一
[文献标识码]B一
[文章编号]1006-6225(2018)06-0045-04
Field Measurement and Analysis of Surround Rock Stress of Gob Side Entry Driving in Deep
[收稿日期]2018-06-23
[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2018．06．011[作者简介]程一蓬(1985-),男,安徽宁国人,硕士,助理研究员,主要从事巷道矿压与支护技术研究三
[引用格式]程一蓬,马晨晶,何一杰,等．深部沿空掘巷巷道围岩应力状态及现场实测分析[J ].煤矿开采,2018,23(6):45-48．
一一沿空掘巷是在上区段工作面回采过后,沿着采空区边缘留设一定煤柱尺寸后掘进下一工作面的回采巷道,相对于沿空留巷和二次复用巷道,沿空掘巷巷道支护和维护难度相对容易,因此我国很多矿区主要采用沿空掘巷的开采方法三但是,随着沿空掘巷技术的推广和应用,仍然存在大量巷道变形严重,支护难度高的问题,为此国内外针对沿空留巷围岩应力状态二煤柱尺寸留设和巷道围岩控制等方面进行了诸多研究三康红普院士团队[1]分析了沿空掘巷煤柱宽度与巷道围岩变形的关系,提出了小煤柱合理宽度设计方法,并在潞安二阳泉二邢台等地进行大量现场试验;柏建彪等[2]研究了综采沿空掘巷围岩应力场演化规律,对巷道掘进前后煤柱应力状态进行了对比分析;王卫军等[3]采用砌体梁力学理论,研究了综放沿空巷道顶煤力学模型,分析了顶煤下沉量与支护强度二煤体弹模二巷道宽度的关系;赵国贞等[4]建立沿空掘巷围岩结构力学模型,分析了巷道稳定性各影响因素间的相互关系;王永等[5]提出煤柱稳定核区,认为稳定核区的范围要在煤柱宽度的一半以上,从而保证煤柱的稳定性三另外,还有很多专家学者开展了大量的研究[6-8]三
本文在总结前人研究成果基础上,针对阳泉矿
区沿空掘巷埋藏深度大,地质条件复杂多变,巷道支护难度高的问题,通过在回采工作面回风巷两侧布置煤体应力在线监测系统,分析工作面回采全过
程煤体应力分布和变化规律,为后续煤柱尺寸选取和巷道支护优化提供数据,为类似条件下巷道布置和支护参数优化提供参考三1一工程概况1．1一矿井基本概况
新景煤矿设计能力4．5Mt /a,位于沁水煤田东北部,煤层贮藏稳定,含煤地层为石炭 二叠系的太原组和山西组,主采煤层3号二8号二9号二15号,属于多煤层联合开采三15028工作面井下位于新景矿15号煤一采区东南部,如图1所示,工作面东部为三矿矿界,南部为15029工作面(未掘),西为15029工作面(未采),北部为80212工作面(2014年12月回采结束),工作面煤柱净尺寸为20m三
图1一新景矿15028工作面巷道布置平面
5
4第23卷第6期(总第145期)
2018年12月煤一矿一开一采
COAL MINING TECHNOLOGY
Vol．23No．6(Series No．145)
December一2018
1．2一巷道围岩条件
经过现场勘探,结合钻孔资料,确定新景矿15号煤层顶底板围岩条件如下:
(1)主采煤层:15号煤层,俗称 丈八煤 ,
赋存较稳定,结构复杂,厚度在5．57~7．81m 范围内,平均厚度6．66m,含两层夹矸,上部煤层强度偏低,下部强度相对较高三
(2)顶板:15号煤层顶板主要是由泥岩和石灰岩交替组成,泥岩强度低,易破碎,厚度大约在
1．0m,石灰岩强度相对较高,围岩稳定性好三(3)底板:15号煤层直接底砂质泥岩,平均
厚度4．9m,强度低,遇水易软化膨胀三
1．3一煤岩体地质力学测试
为掌握15028工作面煤岩体地质力学参数,
2016年新景矿采用煤炭科学研究总院研发的井下原位地质力学参数测试技术对巷道围岩结构二强度和地应力进行了测试,图2为15028工作面煤顶板围岩结构观测,图3为15028工作面顶板围岩强度测试曲线,通过围岩结构和强度测试结果对比分析,测试位置顶煤厚度2．8m,煤体裂隙发育,强度17．01MPa,上部为1m 泥岩和煤层互层,完整性差,之上为2．7m 的石灰岩,完整性好,存在方解石岩脉,强度111．91MPa,上部为1．5m 的泥岩,强度34．89MPa,再上部为厚度超过1．2m 的石灰岩,强度110．86MPa三对15号煤层15028工作面巷道围岩地应力二围岩强度和围岩结构进行全方位测试三地应力测试显示,测试区域深度
600．1m,垂直主应力15．03MPa,最大水平主应力16．95MPa,最小水平主应力8．69MPa,最大水平主应力方向为北偏东80．
8?三
图2一顶板围岩结构观测
2一煤柱应力数值模拟分析2．1一
数值模型图3一顶板围岩强度测试曲线
根据15028综放工作面地质条件和巷道围岩地质力学参数测试数据,采用三维有限差分软件FL-CD 3D 建立数值计算模型,模型参数采用1．3中煤岩体地质力学测试数据,模型长?宽?高=300m ?70m ?50m,四周采用铰支,底部采用固支,上部为自由边界三建立3种不同计算模型,将临近回采工作面和15028工作面煤柱尺寸分别设定为10m,
20m 和30m,首先开挖临近工作面形成采空区后,对沿空留巷巷道进行开挖,对比分析全过程不同煤柱条件下沿空掘巷巷道围岩应力及变形对比特征三
2．2一计算结果及分析
图4为在10m,20m 和30m 煤柱尺寸条件下,15028回风巷围岩及煤柱内部应力分布情况三受临近80212采空区回采动压影响,15028回风巷及工作面附近煤岩体应力和应力状态均发生很大的变化,且随着煤柱尺寸的不同围岩应力差异显著三
对比不同煤柱尺寸沿空掘巷巷道垂直应力和顶板下沉量数据,如图5所示,当煤柱尺寸为10m,
20m 和30m 时,煤柱峰值应力分别为41．7MPa,37．2MPa 和37．3MPa,煤柱应力分别降低10．8%和10．5%三与此同时,当煤柱尺寸为10m,20m 和30m 时,对应沿空留巷巷道顶板下沉量分别为330．0mm,171．8mm 和114mm,巷道顶板下沉量
分别降低47．9%和33．6%三随着煤柱尺寸的增加,煤柱应力和巷道变形量均有所降低,说明沿空掘巷巷道受临近工作面回采动压影响程度进一步降低,当煤柱尺寸增加到一定程度后,煤柱峰值应力降低不明显,但是由于煤柱尺寸的增加,沿空掘巷距离峰值应力距离的加大,巷道变形量进一步降低三3一煤柱应力状态实测3．1一监测方案
在15028回风巷布置煤柱应力监测测站,如图6所示,测站位置距离开切眼100m,采用ZYJ -256
4总第145期煤一矿一开一采2018年第6期
图4一
不同煤柱尺寸条件下煤柱应力分布状态
图5一不同煤柱尺寸15028回风巷垂直应力和顶板下沉量对比
型钻孔应力计,配合在线监测系统进行数据收集三工作面侧帮和煤柱帮各布置6个测点,测点深度分别为2m,4m,6m,8m,10m 和12m,煤柱应力计
安装时距离地面高度1．3m三安装流程包括:打孔,钻孔应力计推送至指定深度,打压,接线,初读数等环节
三
图6一煤柱应力监测
3．2一测试结果及分析
15028回风巷工作面侧帮垂直应力变化如图7
所示三随15028工作面回采,工作面侧帮垂直应力随深度呈现显著变化规律,2m 和4m 测点煤体垂直应力呈现持续降低趋势,其中2m 测点降幅
5．9MPa,4m 测点降幅3．1MPa,说明巷道煤壁浅部煤体破坏更加严重,随着深度增加,破坏程度逐渐降低三6m 和8m 测点煤柱垂直应力呈现先增后减再增的变化特征,其中6m 测点增幅0．8MPa,8m 测点增幅3．1MPa,此时8m 测点处煤体较为完整三深部10m 和12m 测点煤柱垂直应力呈现持续增加的趋势,其中10m 测点增幅3．5MPa,12m 测点增幅10．6MPa,煤柱应力增幅十分显著,此时煤柱进入弹性区三综合分析,随着测点深度的增大,15028回风巷工作面侧帮煤柱逐渐从塑性破坏区转移至弹性区,煤体完整性逐渐变好,此时增加煤柱尺寸有利于巷帮煤帮保持完整,对于巷帮维护较为有利
三
图7一15028回风巷工作面侧帮垂直应力实测曲线
15028回风巷煤柱侧帮垂直应力变化如图8所
示三随15028工作面回采,煤柱侧帮垂直应力随深度呈现较大差异特征三2m 测点煤柱垂直应力变化
稳定,基本保持不变三4m 测点煤柱垂直应力逐步降低,降幅2．1MPa三6m 测点煤柱垂直应力呈现先降后增的变化规律三8m 测点前期波动不明显,当距离工作面50m 后,受力波动变化大,在距离工
7
4程一蓬等:深部沿空掘巷巷道围岩应力状态及现场实测分析2018年第6期
作面7m 时达到峰值15．3MPa,后持续降低三10m 测点前期受力稳定,在距离工作面37m 时由于管路漏油,导致数据缺失三12m 测点煤柱垂直应力平稳,在距离工作面42m 后开始呈现波动增加,在距离工作面14m 位置达到峰值34．2MPa,后续降低三分析可见,煤柱侧帮煤柱应力受力波动明显,这主要是由于煤柱受本工作面回采和临近采空区双重因素影响
三
图8一15028回风巷煤柱侧帮垂直应力实测曲线
4一结一论
(1)随煤柱尺寸增加,沿空留巷巷道煤柱应
力和巷道变形量持续降低,当煤柱尺寸增加到一定程度后,围岩应力降低不明显,此时增加煤柱尺寸,巷道围岩应力降幅不大,但巷道变形量继续显著降低三
(2)沿空掘巷巷道工作面侧帮垂直应力受临近采空区影响相对较小,受本工作面回采影响显
著,不同深度煤层应力变化规律明显,当深度超过
8m 后从塑性区开始进入弹性区,垂直应力持续增大三
(3)沿空掘巷巷道采煤柱侧帮受本工作面回
采和临近采空区影响显著,煤柱应力状态复杂,垂直应力峰值高,应力波动显著,易导致煤柱帮变形大,需针对性地加强煤柱帮支护强度三
[参考文献]
[1]康红普,王金华．煤巷锚杆支护理论与成套技术[M].北
京:煤炭工业出版社,2007．
[2]柏建彪,王卫军,侯朝炯,等．综放沿空掘巷围岩控制机理
及支护技术研究[J].煤炭学报,2000,25(5):478-481．[3]王卫军,侯朝炯,柏建彪,等．综放沿空巷道顶煤受力变形分析[J].岩土工程学报,2001,23(2):209-211．[4]赵国贞,马占国,孙一凯,等．小煤柱沿空掘巷围岩变形控
制机理研究[J].采矿与安全工程学报,2010,27(4):
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[5]王一永．窄煤柱沿空掘巷煤柱稳定核区理论研究[J].湖南
科技大学学报,2010,25(4):5-8．
[6]杨一科,谢广祥．窄煤柱综放巷道围岩应力场特征[J].采
矿与安全工程学报,2007,24(3):311-315．
[7]黄炳香,刘长友,郑百生,等．超长孤岛综放工作面煤柱支
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[8]赵一鹏,马占国,张一帆,等．孤岛面小煤柱沿空巷道稳定
性研究[J].采矿与安全工程学报,2006,23(3):354-357．
[责任编辑:林一健]
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国务院安委办:立即开展高风险煤矿安全 体检
为认真贯彻落实习近平总书记等中央领导同志有关重要指示批示精神,深刻汲取煤矿重大事故教训,严密防控重大安全风险,近日国务院安委会办公室发出‘关于对高风险煤矿开展安全 体检 的通知“,决定对正常生产建设的煤与瓦斯突出二冲击地压二高瓦斯二水文地质类型复杂和极复杂二采深超千米二单班下井人数多等六类高风险煤矿开展安全 体检 三
通知指出,要提高政治站位,坚守安全底线,深刻认识抓好高风险煤矿安全 体检 的重要性,把对高风险煤矿安全 体检 作为防控重大安全风险,整治消除重大隐患,淘汰退出落后产能,有效防范遏制重特大事故的重要手段,抓实抓细抓好三要聚焦重大安全风险和重大事故隐患,对正常生产建设的煤与瓦斯突出二冲击地压等六类高风险煤矿立即组织开展安全 体检 ,对安全没有保障的煤矿,无论是国有大矿还是民营煤矿,该限产的要限产,该停产的要停产,该退出的要退出,不得以任何形式二任何理由 带病 组织生产三
通知要求,严格安全标准,组织高风险煤矿全面开展自检自改三各省级安委会要督促煤矿企业全面二系统二深入开展自检自改和安全风险分析研判,煤矿上级公司要对所属煤矿自检自改加强督查检查,逐矿编制自检自改报告,形成隐患问题整改清单二安全风险管控清单三
通知强调,各省级煤矿安全监察局要立即牵头组织对6类高风险煤矿开展安全 体检 式重点监察,逐矿形成 体检 报告,列出问题清单,提出限产二停产二关闭煤矿的处置意见三
各地要从2019年1月份开始,每月向国家煤矿安监局报送工作进展情况,2019年6月底前完成对本地区高风险煤矿安全 体检 工作三
为贯彻落实‘通知“要求,国家煤矿安监局制定下发‘高风险煤矿安全 体检 指导意见“,要求各地结合实际,细化工作方案,确保 体检 取得实效三
(http ://www.chinacoal https://www.doczj.com/doc/0418319721.html, /xw /mkaqjcxw /201812/t20181207_222972.shtml )
8
4总第145期煤一矿一开一采2018年第6期
监控量测管理办法 为规范隧道施工监控量测过程监理，实时掌握监控量测情况，及时督促施工单位做好预警信息的处理，确保隧道的施工安全。根据《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2007)、《中国铁路总公司工程管理中心关于开展铁路隧道监控量测信息系统推广应用的通知》（工管办函〔2014〕98号）、《滇南铁路有限责任公司隧道施工监控量测管理实施办法》（滇南安质〔2016〕29号）等规定，特制定《隧道施工监控量测监理管理实施办法》，请各监理组认真执行。 一、监控量测监理工作要求 1.现场专业监理工程师应督促施工单位将隧道监控量测作为关键工序纳入现场管理，认真组织实施。 2.要求施工单位在开工前根据隧道规模、地形、地质条件、支护类型和参数、施工方法等，建立系统完善的监控量测体系，编制监控量测方案。 3.检查施工单位监控量测人员、仪器设备配置情况，是否满足要求。 4.根据《关于铁路高风险隧道安全管理工作的实施意见》（工管质[2011]36号）文件要求，高风险隧道监控量测实施旁站制度。本标段高风险隧道包括：月牙田隧道、甘庄隧道、杨武隧道、峨嘎山隧道。 5.现场专业监理工程师对监控量测实施过程加强监督检查，并作好检查记录，必要时进行复测。对监控量测实施存在问题，及时下发书面通知限期整改。 6.督促施工单位及时上传监控量测数据，实现监控量测数据采集、传输分析、预警发布与处理全过程信息化管理。现场专业监理必须对每日监控量测数据按要求签字确认。 7.现场专业监理巡视工地时必须随身携带三日内监控量测数据（可以是复印件）。 8.及时掌握现场量测情况，发生预警时现场专业监理工程师应及时向上级报告。发生黄色及以上预警的，现场专业监理应及时报告监理组长；发生红色预警的，监理组长应及时上报监理部、总监理工程师。
深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术韩孝广 发表时间：2019-01-09T14:22:32.410Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第31期作者：韩孝广王涛[导读] 本文分析了深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术。 山东省滕州曹庄煤炭有限责任公司山东滕州 277519 摘要：近年来，矿井开采深度逐年增加，巷道周边的地应力也相对提高。本文分析了深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术。 关键词：深部煤矿；应力分布特征；巷道围岩 前言 深部煤炭开采的最大特点是煤炭资源开采前煤岩体处于高原岩应力状态，而进行采掘活动后，裸露采掘空间表面垂直方向的应力迅速降到大气压。这种变化引起围岩应力的调整，出现很高的集中应力，在围岩中形成很大的应力梯度。围岩应力分布不是一成不变的，而是随着采掘活动的进行不断变化。当煤岩体不能承受这种应力变化时，就会出现各种灾害，这对深部煤矿的安全、高效开采带来巨大威胁。 1 深部煤矿应力分布特征 1.1 深部煤矿地应力测量与分析 目前，许多矿区对深部煤矿的地应力特征缺乏理性认识。当前直接用于地应力场的研究数据较为缺乏，许多煤矿对支护问题、冲击地压等，与地应力场联系较少。矿井深度的增加导致地应力值增加，破坏巷道能力加强。 当前的地应力测量主要以空心包体法为主，某些条件下也可采用水压致裂法。研究地应力学者通过整理600～1500m的深部矿区数据，剔除特殊地质环境测量数据后，总结出地应力测量的方法主要有：水压致裂法（用于一般地质条件）、结合应力解除法。 1.2 深部煤矿地区的地应力方向特征 经过对我国深部煤矿地区的地应力测量研究，发现我国深部矿区地应力方向存在一些特征：岩层中的水平应力方向特征较为显著；最大水平应力角度下量值较垂直应力大。 2 深部巷道围岩控制技术 巷道围岩控制技术按原理可分为3大类：①支护法。它是作用在巷道围岩表面的支护方式，如各种类型的支架、砌碹支护，为了改善支架受力状况，提高支护阻力，还可实施壁后充填和喷浆等。②加固法。其是插入或灌入煤岩体内部起加固作用，使煤岩体自稳的方法，如各种锚杆与锚索、注浆加固，锚杆、锚索分为插入煤岩体内的部分（杆体、锚固剂），以及设置在巷道表面的构件（托板、钢带及金属网），因此，“锚杆支护”确切意义上应称为“锚杆加固”或“锚杆加固与支护”。③应力控制法。它是改善巷道围岩应力状态，从而使巷道处于应力降低区的方法，包括巷道布置优化及各种人工卸压法。 2.1 巷道布置优化及应力控制法 针对深部巷道围岩应力高、变形大，甚至会出现冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害，进行采掘优化、巷道布置优化，改善巷道受力状态是首先应考虑的方法。将巷道布置在应力降低区，如沿已稳定的采空区边缘掘进巷道（沿空掘巷），将巷道布置在采空区下方（掘前预采、上行开采等），均可明显降低巷道受力，改善围岩应力状态。 在深部开采中，有些煤矿水平应力大于垂直应力，而且水平应力具有明显的方向性，最大水平主应力明显高于最小水平主应力。在这种条件下，当巷道轴线与最大水平主应力平行，巷道受水平应力的影响最小，有利于顶底板稳定。根据地应力实测数据优化巷道布置方向，对巷道稳定性会起到事半功倍的作用。此外，巷道布置应尽量避开大型地质构造（断层、褶曲、陷落柱等）。 根据深部煤矿地应力场分布特征，对巷道断面形状与尺寸进行优化，可改善巷道周边附近围岩应力分布，有利于围岩稳定。人工卸压法，包括切缝、爆破、钻孔及掘卸压巷等，可转移巷道周边附近的高应力，改善围岩应力状态，在适宜的条件下可作为一种辅助的围岩控制手段。 2.2 深部巷道支护与加固法 目前，深部巷道支护与加固形式主要有：锚杆、锚喷支护，U型钢可缩性支架，注浆加固，复合支护（采用2种或2种以上的支护加固方式联合支护巷道，如锚喷+注浆加固，锚喷+U型钢可缩性支架，U型钢支架+注浆加固，以及锚喷+注浆+U型钢支架等型式）。经过多年研究与实践，我国煤矿已形成了基于煤岩体地质力学测试、以预应力锚固与注浆为核心的巷道支护成套技术。对于深部巷道，锚固与注浆技术也是经济有效的围岩控制技术。 1）预应力锚固技术。在深部巷道采用的预应力锚杆、锚索支护技术，其支护原理是大幅提高支护系统的初始刚度与强度，形成高支护应力场，降低采动应力场梯度，主动控制围岩扩容变形，保持其完整性。同时，支护系统应具有高延伸率，允许围岩有较大连续变形，通过预留变形量，使巷道发生可控变形后仍能满足使用要求。不同巷道条件应有不同的锚杆支护形式：预应力锚杆支护适用于围岩比较完整的岩石巷道、岩石顶板煤巷等；预应力锚杆与锚索支护可应用于煤顶巷道、无煤柱护巷、软岩巷道、高应力巷道、动压巷道及大断面巷道等多种比较困难的条件；全预应力锚索支护，顶板、两帮，甚至底板全部采用预应力锚索支护，适用于深部高应力巷道、强烈动压巷道等非常困难的条件。 2）注浆加固技术。在松软破碎煤岩体中开掘巷道，围岩自稳时间短、破碎范围大，在这种条件下，注浆加固是围岩控制的有效途径。注浆加固利用浆液充填围岩内的裂隙，将破碎煤岩体固结起来，提高围岩整体强度，增加围岩自身承载能力。我国煤矿目前采用的注浆材料主要分为2大类：一类是水泥基材料，是注浆加固应用最广的材料；另一类是高分子材料，如聚氨酯、脲醛树脂等。此外，还开发出多种复合材料，以改善注浆材料的性能，降低注浆材料的成本。在井下应用时，可根据巷道具体地质与生产条件进行选择。 3）预应力锚固与注浆联合加固技术。当巷道围岩松软破碎，锚杆与锚索锚固力不能保证时，预应力锚杆、锚索与注浆联合是一种有效的加固技术。注浆可将松软破碎围岩粘结，提高围岩整体强度，同时为锚杆与锚索提供可锚的基础，保证锚杆与锚索预应力与工作阻力能有效扩散到围岩中。注浆后采用预应力锚杆与锚索支护，可有效控制围岩扩容变形，保持围岩长期稳定。此外，还开发了多种注浆锚杆、注浆锚索及钻锚注一体化锚杆，适用于不同条件的巷道加固。
钱营孜煤矿矿压监测管理规定 各单位： 为加强我矿矿压监测工作，准确掌握采场矿压显现规律，适时有效监测矿山压力，提高巷道支护质量，保证安全生产，根据集团公司有关文件精神，结合我矿实际现状，特制定如下矿压监测制度。 一、矿压监测领导小组 （一）总工程师任领导小组组长。 （二）生产技术部设矿压监测小组，配备专业人员4人，负责日常矿压监测资料的收集、整理和分析。 （三）采掘区队至少配备专职或兼职矿压监测专业人员1人，负责本区队矿压监测资料的收集、整理和分析。 二、具体要求 （一）锚杆支护巷道矿压监测 1.岩巷矿压监测规定如下 （1）施工单位及技术人员定期对锚杆及锚索进行拉拔力及锚杆扭矩力试验，并做好原始台帐的资料记录。 （2）矿领导、职能部门管理人员应定期对锚杆（索）原始台帐记录、锚杆拉力计、锚索张拉机具、锚杆扭矩扳手等检测工具进行监督检查。 （3）定期（每100m3做两组，每组三块）做混凝土强度检验：将混凝土喷在15cm×15cm×15cm的立方体模块内，要求喷射时与实际结构部位相同，并在相同条件下养护28天后，送交相关质检部门进行强度试验，强度标号不得小于C20。 （4）顶板岩性探查孔，施工单位必须按时、按指定地点（岩巷原则上每20米施工一探查孔）负责打探查孔眼，然后由施工单位技术人员协助矿压小组用顶板窥视仪对顶板岩性进行窥视，同时施工单位技术员在现场必须及时记录打眼过程中顶板的岩性情况并按规
定及时上报顶板岩性观测孔资料，要求对顶板岩性探查孔进行编号管理。 （5）矿压小组对顶板岩性进行窥视后，要及时将探查的资料进行认真分析并存档备案，对顶板岩性探查孔资料进行分类编号管理。 （6）按规定每次需要打顶板探查孔时，矿压小组应提前一天通知施工单位及技术人员，施工单位接到通知后应提前备齐打眼工具做好相关准备工作，不得以任何理由推诿、扯皮。否则，矿压观察小组将对施工单位进行处罚。 （7）施工单位每次应及时将当天收集的顶板探查岩性资料上交于生产技术部矿压小组，以便于矿压小组对资料的整理，同时结合钻孔内影像资料，质量抽查情况等进行汇总，报送矿领导。 2、煤巷矿压监测规定如下 煤巷锚杆支护巷道每掘进50～100m，施工单位必须至少打1个顶板岩性探查孔，由矿压小组利用钻孔窥视仪进行顶板岩性的观测和分析，施工单位技术人员必须在现场予以配合。探查孔的观测工作完成后，必须编制顶板岩性探查孔柱状图，建立顶板岩性探查台帐。当顶板岩性出现异常变化时，必须采取针对性措施。 （1）为了加强锚杆支护的顶板管理，进一步优化锚杆支护参数，随时了解顶板的离层情况，根据《煤矿安全规程》第44条第7款的规定，在煤巷锚杆支护必须进行顶板离层监测。 （2）所有采用锚杆支护的煤巷内必须安装顶板离层仪，对顶板离层情况进行监测，并用记录牌板显示，以便及时掌握顶板离层变化，监测巷道支护质量，确保掘进及回采期间的安全。 （3）所有顶板离层仪应按安装时间的先后进行编号，并挂牌管理，牌版上应清晰表明顶板离层仪的编号、安装日期、初始读数、深、浅基点位置、观测责任人等内容。 （4）所有顶板离层仪必须安设在巷宽的中部或交岔点的中心位置，顶板离层仪的间隔距离一般为50米。安装时，工作面迎头距前
5 地下洞室的围岩应力与围岩压力 5.1 地下洞室的围岩应力计算及应力分布 5.1.1 概述 在岩体中开挖地下洞室，必然会破坏原来岩体内相对平衡的应力状态，并在一定范围内引起岩体天然应力状态的重分布。岩体的强度和变形特性是否适应重分布以后的应力状态，将直接影响地下建筑物的安全。为了正确评价地下建筑的稳定性，除进行必要的地质分析外，对围岩应力分布特征的分析和计算，也是评价围岩稳定性所必须的环节。 洞室开挖后，周围的岩石在一般情况下（侧压力系数<3）必然会在半径方向上发生伸长变形，在切线方向上发生压缩变形，这就使原来径向上的压缩应力降低，切向上的压缩应力增高，而这种降低和增高的程度随着远离洞壁逐渐减弱，达到一定距离后基本无影响。通常将应力的这种变化称为应力重分布（即原始的应力状态变化到新的平衡的应力状态的过程）。把应力重分布影响范围内的岩体称为围岩。围岩内的应力称为围岩应力或二次应力（相对与天然应力）。理论研究和实际测量结果表明，围岩应力的分布规律与开挖前岩体的天然应力状态及洞型等有关。 地下工程在设计、施工和使用时，总是要研究其稳定性问题。 在地下工程（井巷、隧道、洞室等）工作期内，安全和所需最小断面得以保证，称为稳定。稳定如果用公式来表示的话，就是： U u S < 围岩观测制度 （一）为掌握巷道矿压显现规律及特点，科学指导采场设计、巷道布置、现场施工和维护，综合评判设计和支护效果，预防顶板事故，根据《煤矿安全规程》（20XX）第104条：“严格执行敲帮问顶及围岩观测制度”的规定，制定本制度。 （二）组织机构：建立以总工程师为首的围岩（矿压）观测技术管理体系，成立围岩 （矿压）观测组，抽调具备相应专业知识，技术素质高，工作责任心强的专业技术人员开展围岩（矿压）观测工作。围岩（矿压）观测组应根据煤矿井下围岩实际情况，制定围岩观测方案，监督实施。 （三）观测范围：井下所有采掘工作面及巷道。 （四）观测内容： 1. 掘进工作面：观测巷道变形量和顶板离层。 2. 采煤工作面：工作面煤壁片帮、端面距、冒高、支架( 柱 ) 状况、两巷超前顶板运动规律、应力分布、巷道变形量、工作面及两巷超前支护质量等。 （五）观测方法 1. 圆图自记仪每天记录一次。 2. 工作面支架初撑力、工作阻力每周检测两次。 3. 两巷超前顶板运动规律、应力分布、巷道变形量每班检测一次。 4. 工作面顶板及两巷超前支护质量、煤壁片帮、端面距、冒高、支柱状况每班进行观测。 （六）有关要求 1. 围岩（矿压）观测人员必须严格执行班中检测、记录制度，针对所观测内容填写相应的《工作面支护质量与顶板动态监测表》和《巷道围岩移近及观测记录表》，原始数据记录要准确，不得随意乱改，严禁做假表。 2. 围岩（矿压）观测人员严禁空岗、漏检。 3. 围岩（矿压）观测人员在监测过程中发现工作面的压力异常或巷道顶板离层值及变形量超过规定，应及时向当班班组长（跟班队长）和总工程师报告，总工程师召集围岩观测人员，根据分析结果提出整改措施并监督落实。当矿压显现异常，有明显事故预兆时，要立即撤出危险区域人员。 4. 观测结束后及时编制围岩（矿压）观测报告。 5. 技术部门对每天的矿压监测资料及时进行分析、整理，如发现情况异常，应及时汇报有关矿领导并分析原因，进行处理。 矿井深部开采沿空巷道的围岩控制技术研究 摘要：针对深部综放沿空巷道围岩稳定性差、变形大、难支护的特点，通过理论分析、数值模拟和现场实验等方法，从巷道支护方式和巷道断面优化两方面讨论了深部综放沿空巷道的控制技术。研究结果表明：直墙半圆拱形断面、锚梁网索联合支护方式能够较好的控制深部综放沿空巷道围岩，减少巷道围岩变形，增强其稳定性。 关键词：深部综放沿空巷道半圆拱形锚网索联合支护断面优化 1、引言 随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，我国矿山相继进入深部开采。目前，我国煤矿开采深度以每年8～12m的速度增加，而东部矿井更以每年10～25m的速度增加，预计未来20年，我国很多煤矿将进入1000m～1500m的深度开采。另一方面，我国已探明煤炭资源埋深在1000m以下的储量为2.95万亿吨，约占煤炭资源总量的53％，因此，现在及未来一段时间内，我国煤矿开采将逐渐转入深部开采。 由于深部岩体所处的地球物理环境及其应力场的复杂性，在浅部开采基础上发展起来的传统支护理论、支护参数已难以适应深部巷道支护设计和实践的需要。深部综放沿空巷道，作为一类较特殊的回采巷道，与普通的回采巷道相比，具有以下特点：(1)综放沿空巷道布置在靠近采空区的煤体中，巷道围岩结构破碎，在掘进和回采过程中，巷道将发生较大的变形；(2)对于综放沿空巷道而言，由于巷道上方为顶煤，上覆岩层运动波及的范围及影响程度相应地增大，回采过程中的矿压显现将更加剧烈；(3)综放工作面年产量多在100万t左右，开采强度大，机械设备体积较大，且所需风量剧增，这就要求巷道具有较大的断面；(4)深部综放沿空巷道埋深大，地应力相对较大。由于以上原因，深部综放沿空巷道围岩的稳定性及其控制一直是采矿领域中的研究热点和难点。本文主要从支护方式与参数、巷道断面优化等方面讨论深部综放沿空巷道围岩的控制技术。 2、综放沿空巷道断面的优化 由于施工简单，易于成型等优点，矩形和梯形断面形状是目前国内综放沿空煤巷的主要断面形状。但根据弹性力学、岩石力学知道，这两种巷道断面都容易在4个拐角处产生应力集中，不利于巷道围岩的稳定性。直墙半圆拱形断面具有易于巷道顶板稳定、易于施工等优点，目前已经成为岩石巷道的主要形式；但由于半圆拱形巷道施工较复杂，不易成型等缺点，在煤巷中很少应用。由于深部综放沿空巷道的特殊性，尤其是综合机械化掘进易于完成直墙半圆拱形断面的开挖，因此，直墙半圆拱形断面可优先应用于综掘施工的深部综放沿空巷道中。下面将通过数值计算件模拟这两种断面对浅部、深部巷道围岩，特别是对深部综放沿空巷道顶部煤岩体稳定性的影响。 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 围岩观测制度 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY- 围岩观测制度（一）为掌握巷道矿压显现规律及特点，科学指导采场设计、巷道布置、现场施工和维护，综合评判设计和支护效果，预防顶板事故，根据《煤矿安全规程》（2016）第104条：“严格执行敲帮问顶及围岩观测制度”的规定，制定本制度。 （二）组织机构：建立以总工程师为首的围岩（矿压）观测技术管理体系，成立围岩 （矿压）观测组，抽调具备相应专业知识，技术素质高，工作责任心强的专业技术人员开展围岩（矿压）观测工作。围岩（矿压）观测组应根据煤矿井下围岩实际情况，制定围岩观测方案，监督实施。 （三）观测范围：井下所有采掘工作面及巷道。 （四）观测内容： 1.掘进工作面：观测巷道变形量和顶板离层。 2.采煤工作面：工作面煤壁片帮、端面距、冒高、支架(柱)状况、两巷超前顶板运动规律、应力分布、巷道变形量、工作面及两巷超前支护质量等。 （五）观测方法 1.圆图自记仪每天记录一次。 2.工作面支架初撑力、工作阻力每周检测两次。 3.两巷超前顶板运动规律、应力分布、巷道变形量每班检测一次。 4.工作面顶板及两巷超前支护质量、煤壁片帮、端面距、冒高、支柱状况每班进行观测。 （六）有关要求 1.围岩（矿压）观测人员必须严格执行班中检测、记录制度，针对所观测内容填写相应的《工作面支护质量与顶板动态监测表》和《巷道围岩移近及观测记录表》，原始数据记录要准确，不得随意乱改，严禁做假表。 2.围岩（矿压）观测人员严禁空岗、漏检。 3.围岩（矿压）观测人员在监测过程中发现工作面的压力异常或巷道顶板离层值及变形量超过规定，应及时向当班班组长（跟班队长）和总工程师报告，总工程师召集围岩观测人员，根据分析结果提出整改措施并监督落实。当矿压显现异常，有明显事故预兆时，要立即撤出危险区域人员。 4.观测结束后及时编制围岩（矿压）观测报告。 第六章地下洞室围岩应力 与围岩压力计算 第一节概述 一、地下洞室的定义与分类 1、定义: 地下洞室(underground cavity)是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的地下空间。 2、地下洞室的分类 按用途：矿山巷道（井）、交通隧道、水工隧道、地下厂房（仓库）、地下军事工程 按洞壁受压情况：有压洞室、无压洞室 按断面形状：圆形、矩形、城门洞形、椭圆形 按与水平面关系：水平洞室、斜洞、垂直洞室（井） 按介质类型：岩石洞室、土洞 二、洞室围岩的力学问题 （1）围岩应力重分布问题——计算重分布应力 1）天然应力:人类工程活动之前存在于岩体中的应力。又称地应力、初始应力、一次应力等。 2）重分布应力:由于工程活动改变了的岩体中的应力。又称二次分布应力等。 地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力状态，称为重分布应力状态。 （2）围岩变形与破坏问题——计算位移、确定破坏范围 在重分布应力作用下，洞室围岩将向洞内变形位移。如果围岩重分布应力超过了岩体的承受能力，围岩将产生破坏。 （3）围岩压力问题——计算围岩压力 围岩变形破坏将给地下洞室的稳定性带来危害，因而，需对围岩进行支护、衬砌，变形破坏的围岩将对支衬结构施加一定的荷载，称为围岩压力(或称山岩压力、地压等)。 （4）有压洞室围岩抗力问题——计算围岩抗力 在有压洞室中，作用有很高的内水压力，并通过衬砌或洞壁传递给围岩，这时围岩将产生一个反力，称为围岩抗力。 天然应力，没有工程活动 开挖洞室后的应立场，为重分布应力，与天然应力有所改变 在附近开挖第二个洞室，则视前一个洞室开挖后的应力场为天然应力，第二个洞室开挖后的应力场为重分布应力 敲帮问顶和围岩观测管理制度（编号：HTMY/ZD-2016-30） 荥经县宏泰煤业有限责任公司 （矿办） 敲帮问顶、围岩观测制度 为使职工牢固树立“安全第一”的思想，进一步加强我矿的安全基础工作，抓好我矿的顶板管理，保持我矿安全生产形势持续稳定发展的良好态势，根据《煤矿安全规程》的有关规定，结合我矿实际，经研究特制订如下敲帮问顶、围岩观测管理制度： 一、敲帮问顶管理 敲帮问顶是井下采掘作业开始前，顶板和煤、岩壁无支护时，利用手镐或钢钎之类的工具，去敲击巷道周围已经暴露而未加支护的煤、岩层，使其发出声音，来探明周围岩体内部是否松动、断裂和离层的一种方法。 1、开工前，班组长或安全员必须对工作面安全情况进行全面检查，确认无危险后，方准作业人员进入工作面。敲帮问顶时，其他无关人员不得进入工作面。 2、井巷掘进工作面敲帮问顶工作由班组长负责或指派有经验的专人负责。 3、掘进工作面必须备有长、短钢钎等敲帮问顶的工具，敲帮问顶工作要由外向内进行。 4、掘进巷道在施工锚杆、索、支工字钢架、铺网等工作之前都必须做好敲帮问顶工作，确保以上工作都能安全顺利进行。 5、敲帮问顶时，工作面顶板出现离层、断裂，又不能立即挑下时，必须立即进行支护或采取临时支护措施，临时支护必须牢固可靠。 6、掘进工作人员必须经常认真检查工作地点的顶板、煤壁及两帮、支护情况等，当发现顶板和煤壁有松动时，必须立即采取措施进 行处理。 7、敲帮问顶要求达到标准、清除顶帮伞檐及所有松动煤（岩）块，无煤（岩）块明显裂缝出现和煤（岩）层暗里脱层（清音混沌）情况出现。 8、敲帮问顶工作必须在有支护的条件下进行，禁止空顶作业。敲帮问顶时使用长柄工具或钢钎操作。 9、掘进工作面，超前空顶距不超过《作业规程》规定，打眼、清渣前先进行敲帮问顶工作。 10、如果发现有活矸，应及时进行处理，如有冒顶危险，处理后方能继续进行工作。 11、采煤工作面人员在进入工作面，必须先敲帮问顶，检查所有支架是否牢固，煤壁有无片帮，确定无危险后，方可开始工作。 12、检修工在进入工作面维修之前，必须先检查顶板和巷道两帮的安全情况，如有活矸和支架变形，立即进行处理，只有在处理完，确认无危险后方可继续进行工作。 13、回柱工作在回柱前先检查周围支架、顶板的完好情况，确认无危险后，按回柱的程序和要求进行回柱作业。 14、敲帮问顶的操作方法是：人站在安全的地方，用手镐由轻而重地敲击顶板和两帮，如有发出“空空”或“嗡嗡”声，表示顶板的石块或煤帮的煤块已离层，有可能立即掉下来，应立即用长把工具把悬空的石块或煤块撬下来。敲击时，如果发出清脆的声音，也不能完全断定顶板没有问题；还要用手托顶板，再用镐轻轻敲击一次，如果手感有震动，就应立即在此处补设支架，把顶板支撑好，确保安全。如果声音清脆又没有震动感，说明顶板没有离层，是安全的。 安宁煤矿矿压监测管理规定 各单位： 为加强我矿矿压监测工作，准确掌握采场矿压显现规律，适时有效监测矿山压力，提高巷道支护质量，保证安全生产，根据集团公司有关文件精神，结合我矿实际现状，特制定如下矿压监测制度。 一、矿压监测领导小组 （一）总工程师任领导小组组长。 （二）生产技术部设矿压监测小组，配备专业人员4人，负责日常矿压监测资料的收集、整理和分析。 （三）采掘区队至少配备专职或兼职矿压监测专业人员1人，负责本区队矿压监测资料的收集、整理和分析。 二、具体要求 （一）锚杆支护巷道矿压监测 1.岩巷矿压监测规定如下 （1）施工单位及技术人员定期对锚杆及锚索进行拉拔力及锚杆扭矩力试验，并做好原始台帐的资料记录。 （2）矿领导、职能部门管理人员应定期对锚杆（索）原始台帐记录、锚杆拉力计、锚索张拉机具、锚杆扭矩扳手等检测工具进行监督检查。 （3）定期（每100m3做两组，每组三块）做混凝土强度检验：将混凝土喷在15cm×15cm×15cm的立方体模块内，要求喷射时与实际结构部位相同，并在相同条件下养护28天后，送交相关质检部门进行强度试验，强度标号不得小于C20。 （4）顶板岩性探查孔，施工单位必须按时、按指定地点（岩巷原则上每20米施工一探查孔）负责打探查孔眼，然后由施工单位技术人员协助矿压小组用顶板窥视仪对顶板岩性进行窥视，同 时施工单位技术员在现场必须及时记录打眼过程中顶板的岩性情况并按规定及时上报顶板岩性观测孔资料，要求对顶板岩性探查孔进行编号管理。 （5）矿压小组对顶板岩性进行窥视后，要及时将探查的资料进行认真分析并存档备案，对顶板岩性探查孔资料进行分类编号管理。 （6）按规定每次需要打顶板探查孔时，矿压小组应提前一天通知施工单位及技术人员，施工单位接到通知后应提前备齐打眼工具做好相关准备工作，不得以任何理由推诿、扯皮。否则，矿压观察小组将对施工单位进行处罚。 （7）施工单位每次应及时将当天收集的顶板探查岩性资料上交于生产技术部矿压小组，以便于矿压小组对资料的整理，同时结合钻孔内影像资料，质量抽查情况等进行汇总，报送矿领导。 2、煤巷矿压监测规定如下 煤巷锚杆支护巷道每掘进50～100m，施工单位必须至少打1个顶板岩性探查孔，由矿压小组利用钻孔窥视仪进行顶板岩性的观测和分析，施工单位技术人员必须在现场予以配合。探查孔的观测工作完成后，必须编制顶板岩性探查孔柱状图，建立顶板岩性探查台帐。当顶板岩性出现异常变化时，必须采取针对性措施。 （1）为了加强锚杆支护的顶板管理，进一步优化锚杆支护参数，随时了解顶板的离层情况，根据《煤矿安全规程》第44条第7款的规定，在煤巷锚杆支护必须进行顶板离层监测。 （2）所有采用锚杆支护的煤巷内必须安装顶板离层仪，对顶板离层情况进行监测，并用记录牌板显示，以便及时掌握顶板离层变化，监测巷道支护质量，确保掘进及回采期间的安全。 （3）所有顶板离层仪应按安装时间的先后进行编号，并挂牌管理，牌版上应清晰表明顶板离层仪的编号、安装日期、初始读数、深、浅基点位置、观测责任人等内容。 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。特别是基岩多为中生代软弱不稳定岩层，成岩较晚、胶结程度差、强度低，遇水软化、泥化，这都增加了巷道围岩的控制难度。再次，与北方矿区相比，南方煤矿多为小型矿井，煤层赋存不稳定，地质条件较为复杂，矿井瓦斯含量较高，万吨掘进率偏高。因此，南 煤矿围岩观测制度 令狐文艳 矿属各单位： 为加强我矿围岩观测工作，准确掌握工作面矿压显现规律，适时有效地监测矿山压力，提高巷道支护质量，保证安全生产，结合我矿实际现状，特制定如下围岩观测制度。 一、成立围岩观测领导小组 1、总工程师任领导小组组长。 2、各专业系统副总工程师任副组长。 3、生产技术科相关人员和区队工程技术人员为小组成员。 二、综采工作面围岩观测应符合下列规定： 1、工作面内每5架设置一个监测点，综采背拉工作面错口处过渡架设置一个监测点。（如果使用在线观测，工作面每10架设置一个监测点）。 2、技术副队长牵头负责矿压数据的观测、分析工作；各班组设专人维护好矿压表的卫生并确保矿压表完好。 3、机械压力表由每班的验收员或技术员负责观测，每班对液压支架的瞬时压力（黑色指针指示值）和区间峰值压力（红色指针指示值）进行观测并记录，分别在接班后、班中及交班前各记录一次，把观测的结果填写在矿压观测记录上，每次观测后需将压力表红色指针调至与黑色指针相同位置。当班的跟班队长对验收员填写的矿压观测记录进行核实并签字确认；工作面矿压观测记录必须进行认真分析，以便及时掌握工 作面的压力情况变化。当发现工作面的压力异常增大时必须向下一班跟班队长交代工作面的压力情况，并向生产科进行汇报，以便工作面在回采时加强顶板支护质量管理，保证工作面在回采过程中的安全。 4、二水平顺槽（煤巷）及沿空留巷巷道加强巷道顶板观测。巷道内除正常设置顶板离层仪外，每隔25m设置一组“十字”观测点，以便于利用浅基点、深基点离层量，计算出锚杆锚固范围外离层量以及巷道顶板下沉量。“十字”测点设置位置要与顶板离层仪对应，测点锚杆必须做出明显标记，并编号管理。 5、顶板总离层量超过40mm时，施工区队技术人员应立即向生产技术科分管科长汇报，相关科室人员根据现场实际情况，确定方案：①顶板完整、不破碎，无较大裂缝时，采取加强现场观测，每天观测一次；②顶板破碎、有较大裂缝时，考虑施工锚索梁或套棚进行支护。采取措施后，必须坚持每天观测一次，连续15天内不再发生下沉，方可恢复每旬观测一次。 6、顶板总离层量超过70mm时，施工区队技术人员必须立即向生产技术科分管科长及科长汇报，立即采取木点柱或施工锚索等措施加强支护，并在该测点前后10m范围内的十字观测点进行顶板下沉观测，每天观测一次，观测的数据与顶板离层仪数据进行对比分析，得出顶板下沉范围。连续观测15天内不再发生下沉，方可恢复每旬观测一次。 7、顶板总离层量超过150mm（8.0m锚索最大延伸量为210mm），施工区队技术人员必须立即向生产技术科分管科 煤矿围岩观测制度 矿属各单位： 为加强我矿围岩观测工作，准确掌握工作面矿压显现规律，适时有效地监测矿山压力，提高巷道支护质量，保证安全生产，结合我矿实际现状，特制定如下围岩观测制度。 一、成立围岩观测领导小组 1、总工程师任领导小组组长。 2、各专业系统副总工程师任副组长。 3、生产技术科相关人员和区队工程技术人员为小组成员。 二、综采工作面围岩观测应符合下列规定： 1、工作面内每5架设置一个监测点，综采背拉工作面错口处过渡架设置一个监测点。（如果使用在线观测，工作面每10架设置一个监测点）。 2、技术副队长牵头负责矿压数据的观测、分析工作；各班组设专人维护好矿压表的卫生并确保矿压表完好。 3、机械压力表由每班的验收员或技术员负责观测，每班对液压支架的瞬时压力（黑色指针指示值）和区间峰值压力（红色指针指示值）进行观测并记录，分别在接班后、班中及交班前各记录一次，把观测的结果填写在矿压观测记录上，每次观测后需将压力表红色指针调至与黑色指针相同位置。当班的跟班队长对验收员填写的矿压观测记录进行核实并签字确认；工作面矿压观测记录必须进行认真分析，以便及时掌握工作面的压力情况变化。当发现工作面的压力异常增大时必须向下一班跟班队长交代工作面的压力情况，并向生产科进行汇报，以便工作面在回采时加强 顶板支护质量管理，保证工作面在回采过程中的安全。 4、二水平顺槽（煤巷）及沿空留巷巷道加强巷道顶板观测。巷道内除正常设置顶板离层仪外，每隔25m设置一组“十字”观测点，以便于利用浅基点、深基点离层量，计算出锚杆锚固范围外离层量以及巷道顶板下沉量。“十字”测点设置位置要与顶板离层仪对应，测点锚杆必须做出明显标记，并编号管理。 5、顶板总离层量超过40mm时，施工区队技术人员应立即向生产技术科分管科长汇报，相关科室人员根据现场实际情况，确定方案：①顶板完整、不破碎，无较大裂缝时，采取加强现场观测，每天观测一次；②顶板破碎、有较大裂缝时，考虑施工锚索梁或套棚进行支护。采取措施后，必须坚持每天观测一次，连续15天内不再发生下沉，方可恢复每旬观测一次。 6、顶板总离层量超过70mm时，施工区队技术人员必须立即向生产技术科分管科长及科长汇报，立即采取木点柱或施工锚索等措施加强支护，并在该测点前后10m范围内的十字观测点进行顶板下沉观测，每天观测一次，观测的数据与顶板离层仪数据进行对比分析，得出顶板下沉范围。连续观测15天内不再发生下沉，方可恢复每旬观测一次。 7、顶板总离层量超过150mm（8.0m锚索最大延伸量为210mm），施工区队技术人员必须立即向生产技术科分管科长、科长及总工程师汇报，立即采取单体柱+Π梁棚架棚、施工锚索、施工木点柱等措施加强支护；继续观测该段的十字测点进行分析。连续15天内不再发生下沉，方可恢复每旬观测一次。 三、锚网喷巷道围岩观测应符合下列规定： 1、施工单位及技术人员应定期对锚杆及锚索进行拉拔力试 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。 （3）膨胀围岩压力。 与变形压力不同，它是由吸水膨胀导致的。从表面上看，膨胀压力是变形压力，而两者的变形机制完全不同。一个是与水发生理化反应；一个是围岩应力与结构效应。 敲帮问顶、围岩观测制度 高头窑煤矿生产技术部 2016年8月31日 敲帮问顶、围岩观测制度 为使职工牢固树立“安全第一”的思想，进一步加强我矿的安全基础工作，抓好我矿的顶板管理，保持我矿安全生产形势持续稳定发展的良好态势，根据《煤矿安全规程》的有关规定，结合我矿实际，经研究特制订如下敲帮问顶、围岩观测管理制度： 一、敲帮问顶管理 敲帮问顶是井下采掘作业开始前，顶板和煤、岩壁无支护时，利用手镐或钢钎之类的工具，去敲击巷道周围已经暴露而未加支护的煤、岩层，使其发出声音，来探明周围岩体内部是否松动、断裂和离层的一种方法。 1、开工前，班组长或安全员必须对工作面安全情况进行全面检查，确认无危险后，方准作业人员进入工作面。敲帮问顶时，其他无关人员不得进入工作面。 2、井巷掘进工作面敲帮问顶工作由班组长负责或指派有经验的专人负责。 3、掘进工作面必须备有长、短钢钎等敲帮问顶的工具，敲帮问顶工作要由外向内进行。 4、掘进巷道在施工锚杆、索、支工字钢架、铺网等工作之前都必须做好敲帮问顶工作，确保以上工作都能安全顺利进行。 5、敲帮问顶时，工作面顶板出现离层、断裂，又不能立即挑下时，必须立即进行支护或采取临时支护措施，临时支护必须牢固可靠。 6、掘进工作人员必须经常认真检查工作地点的顶板、煤壁及两帮、支护情况等，当发现顶板和煤壁有松动时，必须立即采取措施进行处理。 7、敲帮问顶要求达到标准、清除顶帮伞檐及所有松动煤（岩）块，无煤（岩）块明显裂缝出现和煤（岩）层暗里脱层（清音混沌）情况出现。 8、敲帮问顶工作必须在有支护的条件下进行，禁止空顶作业。敲帮问顶时使用长柄工具或钢钎操作。 9、掘进工作面，超前空顶距不超过《作业规程》规定，打眼、清渣前先进行敲帮问顶工作。 10、如果发现有活矸，应及时进行处理，如有冒顶危险，处理后方能继续进行工作。 11、采煤工作面人员在进入工作面，必须先敲帮问顶，检查所有支架是否牢固，煤壁有无片帮，确定无危险后，方可开始工作。 12、检修工在进入工作面维修之前，必须先检查顶板和巷道两帮的安全情况，如有活矸和支架变形，立即进行处理，只有在处理完，确认无危险后方可继续进行工作。 1 本规范是专门针对潞安矿区现有生产矿井所开采的3#煤层的地质与生产条件而编制的，旨在促进 潞安矿区煤巷锚杆支护技术健康发展，为矿井实现安全高效创造良好条件。 1.2 根据《潞安矿区巷道围岩地质力学测试与分类研究报告》和《潞安矿区煤巷锚杆支护成套技术研究》的结论，在潞安矿区的煤巷中可以并应积极推广应用锚杆支护技术。指导思想是：解放思想，实事求是，因地制宜，积极推广应用。工作原则是：以科学的理论依据为指导，以严谨的态度抓好设计、施工和管理。 1.3 本规范适用于潞安矿区以锚杆支护作为主要手段的煤巷，包括：(1) 回采巷道（运输巷，回风巷，开切眼，瓦排巷等）；(2) 采区集中巷；(3) 煤层大巷；(4) 各类煤巷交岔点和峒室。1.4 在进行煤巷锚杆支护设计前，必须有全面、准确、可靠的巷道围岩地质力学参数，包括地应力的大小和方向、围岩强度、围岩结构等。否则，不能进行锚杆支护设计。 1.5 煤巷锚杆支护设计采用动态信息设计法。设计是一个动态过程，充分利用每个过程提供的信息。设计应严格按五个步骤进行，即巷道调查和地质力学评估、初始设计、井下施工与监测、信息反馈分析和修正设计、日常监测。1.6 煤巷锚杆支护材料的尺寸规格、力学性能与产品质量必须满足锚 杆支护设计的要求，并符合煤矿安全有关规定。否则，不能下井使用。 1.7 煤巷锚杆支护施工应严格按照设计和作业规程要求进行，确保施工质量。1.8 与煤巷锚杆支护技术有关的各级管理和技术人员，以及操作工人，都应进行锚杆支护技术培训。1.9 本规范未涉及的煤巷锚杆支护技术问题，应按煤炭行业有关规定执行。 第二章巷道围岩地质力学评估与现场调查 2.1 巷道围岩地质力学评估与现场调查是煤巷锚杆支护设计的基础依据和先决条件，必须在进行支护设计之前完成。 2.2 地质力学评估与现场调查首先应确定评估与调查的区域，考虑巷道服务期间影响支护系统的所有因素，随后的锚杆支护设计应该限定在这个区域内。 2.3 地质力学评估与现场调查主要包括以下内容(1) 巷道围岩岩性与强度煤层厚度、倾角和强度；顶、底板各岩层的岩性、厚度、倾角和强度。(2) 围岩结构与地质构造巷道围岩内节理、裂隙等不连续面的分布，对围岩完整性的影响；巷道附近较大断层、褶曲等地质构造与巷道的位置关系，以及对巷道围岩稳定性的影响程度。 (3) 地应力巷道原岩应力的大小和方向，与巷道轴线的夹角；巷道周围采动状况，以及采动对巷道围岩 应力的影响程度。(4) 环境影响巷道水文地质条 件，涌水量，瓦斯涌出量，对围岩强度的影响程度，围岩的风化特性等。 (5) 锚杆锚固力用井下施工中要采用的锚杆，以端部锚固的方式，在顶板和两帮设计锚固长度范围内进行拉拔试验，锚固力满足设计要求时，方能在井下使用。 2.4 巷道围岩地质力学参数，包括地应力、围岩强度和围岩结构应采用先进的测试方法进行测试。目前根据国内外的技术水平和科研成果，应采用下列井下实测的方法确定。 (1) 地应力可采用水压致裂法或应力解除法测量。 (2) 巷道围岩强度可采用井下围岩强度测定装置直接在钻孔中测量，也可在井下巷道中取岩芯，在实验室制成岩样进行测量。 (3) 围岩结构应采用巷道表面观察，钻孔取芯测量和钻孔窥视相结合的方法进行。 2.5 巷道围岩地质力学参数有一定的适用范围。当在一个地点获取的参数用于同一煤层的其它地点时，应进行充分的现场调研，以保证两地点条件的相似性。 2.6 当巷道围岩岩性、结构和应力条件发生较大变化时，如遇到大型围岩观测制度
矿井深部开采沿空巷道的围岩控制技术研究
巷道围岩松动圈理论
围岩观测制度
地下洞室围岩应力与围岩压力计算
30 敲帮问顶、围岩观测制度
矿压观测管理制度
巷道围岩
煤矿围岩观测制度之令狐文艳创作
煤矿围岩观测制度
巷道围岩控制方法与支护方式
敲帮问顶、围岩观测制度
巷道围岩力学
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