大采高回采巷道帮锚杆支护机理及实测研究

高应力区回采巷道锚杆支护技术的探讨一、高应力区巷道变形机理分析高应力软岩巷道围岩变形破坏机理是与其原岩的高地应力状态（原岩应力）以及工程岩体的低围压状态（围岩应力）和高应力差相联系的。

原岩应力较高，故一旦开挖，随即发生内应力释放和回弹，并引起相应的应力调整和变形。

巷道开挖卸载后相当于在原岩应力状态上叠加相应反向拉应力，于是工程岩体（尤其是层状和似层状岩体）在类似横弯或纵弯作用下发生挠曲，或者沿结构面发生剪胀滑移变形，岩体强度降低，围岩发生体积膨胀变形（扩容）。

应力释放引起的回弹和应力调整引起的扩容使岩体中原本闭合的结构面张开滑移，在改变岩体应力状态和强度的同时，也改变了围岩水文地质条件，工程用水沿张开裂隙渗流，进一步降低了岩体强度或者加剧了具有膨胀性岩石的物理化学膨胀和力学膨胀，从而使围岩产生较大的收敛位移，表现为侧墙鼓出、底鼓和顶压等。

变形的進一步发展导致巷道破坏失稳，如侧墙内移（侧向张裂、片帮）、尖顶（拱顶剪裂）底鼓和冒顶等。

破坏最严重的部位多在拱顶和拱墙交界处，在这些部位常见巷道剪裂和张裂，钢拱架因过大位移而扭弯屈曲，甚至钢拱架也被扭弯或剪断的现象。

当巷道布置在构造应力、复杂应力和高应力区域时，围岩在很大的水平挤压应力作用下，其顶板与底板岩层直接承受着水平构造应力的作用，而巷道两帮的围岩由于巷道开挖解除了水平应力作用处于弹性恢复状态。

因此，构造应力主要引起巷道顶板岩层的挤压破坏，巷道底板岩层发生屈曲破坏。

顶板的大范围破坏（鼓出），使得构造运动残余水平应力得到充分释放。

重力应力场随着围岩构造应力的释放（解除）而发展成为促使围岩向已采空间运动的主动力。

随着围岩周边破坏向深部发展，岩石破裂范围不断增大，应力高峰相应向深部转移，支撑压力分为由明显运动的岩层重力作用的内应力场和由巷道围岩结构整体重力作用的外应力场两个部分。

构造应力作用的结果导致顶底板岩体发生破坏，在一定范围内的构造应力得到释放。

巷道围岩主要承受重应力场的作用，在巷道两帮形成支承压力，两帮出现压缩破坏，两帮的破坏随着支承压力向深部转移而逐渐发展，直到支承压力达到稳定后，两帮围岩才趋于稳定。

回采巷道中的锚杆支护[摘要]介绍锚杆支护的作用机理及回采巷道锚杆支护设计，并对支护效果进行了评价。

关键词：回采巷道；锚杆支护；评价中图分类号：td353 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）11-0032-010引言为保证采区回采巷道的稳定性的总体效果最佳，在设计采区巷道布置时，应从选择巷道的位置开始，到是否采用其它巷道保护措施，以至采用何种修复措施和加固手段等进行全面考虑。

也就是说以巷道保护、巷道支护和巷道维护这三者的总费用最低作为最终考虑目标。

对巷道的设计，掘进、支护、正式使用以及报废的全过程都应采用巷道矿山压力全过程控制和综合治理的观念全面考虑。

锚杆支护的总体思想是如何利用锚杆支护最大限度地提高围岩的自身承载能力及稳定性，使围岩与支护系统共同维护井下巷道的稳定。

但在现场实际工作中，尚存在对锚杆作用原理认识不足，设计依据缺乏，综合治理观念差，锚杆安装质量存在问题，管理不规范等现象。

1 锚杆支护作用机理锚杆的作用机理在宏观上已有较明确的定论，即悬吊作用、加固作用与组合作用。

悬吊作用易被人们形象的接受，实质上按悬吊作用设计锚杆支护参数是一种安全性较高但不够经济的设计方法。

组合作用较难被人们形象的接受，但按该原理设计锚杆支护参数是一种能够满足安全要求且较经济的设计方法。

在实际工程中，有时三大作用同时存在，有时只是某一因素起决定性作用，或某一因素起主要作用，其它因素起次要作用。

目前，锚杆作用本质的论述尚不够明确。

研究表明，锚杆的作用本质在于通过锚杆的预紧力改变围岩的应力状态，提高围岩的刚度，增强岩层层面间的力学联系，提高围岩的自身承载能力。

锚杆与围岩共同作用构成承载结构，促使围岩由支护对象和载荷源向承载结构内的承载主体的转变，实现岩层由“松散系统”向“整体系统”、由“迭合状态”，向“组合状态”的转化。

2 层状复合岩层回采巷道锚杆支护设计2.1 设计原则（1）整体开掘回采巷道的开掘以不轻易破坏顶板的完整性为原则，由于层状复合岩层节理裂隙发育、强度小、且层间力学联系弱，该原则就显得尤为突出。

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。

复杂地质条件下工作面回采巷道的支护方案研究和思考摘要：姚桥煤矿东三采区7上01采煤工作面回采巷道煤体节理发育、破碎，现有支护方案不能有效的控制围岩，两帮变形较大。

姚桥煤矿工程技术人员根据理论计算法和工程类比法结合多年煤矿生产实践经验提出的复杂地质条件下工作面回采巷道的支护方案，为类似地质条件矿井在支护方式选择和支护参数选取等方面提供了很好的借鉴。

关键词：回采巷道;支护理论;支护方案一、概况姚桥煤矿东三采区7上01采煤工作面为采区首采工作面，工作面标高-754.4～-864.1；地面标高+30.4～+33.7；平均煤厚5.26m；走向长度1416.9～1407.0；倾向长度200m；采面面积272886m²。

东三轨道下山采区掘进揭露煤层。

工作面煤层结构较复杂，工作面煤层整体呈宽缓褶曲构造，煤层产状：307°～323°∠12.0°～26.5°。

工作面溜子道共发育15条断层，溜子道东部及西部局部发育一层碳质泥岩夹矸，夹矸厚为0.5m。

煤层两极厚度2.90～7.50m，平均厚度5.26m，最薄处位于溜子道L13号点附近，最厚处位于材料道东部C25号点附近。

鉴于下山巷道揭露煤层情况来看，跟煤层段煤体节理发育、破碎，现有支护方案不能有效的控制围岩，两帮变形较大。

首采面掘进在即陈楼矿工程技术人员对下一步的支护方案提出了自己的思考和应对方案。

二、基于围岩强度、围岩应力以及承载结构的支护理论经典的锚杆支护理论以各种假说为基础，主要有悬吊理论法、冒落拱理论法、组合梁理论法、组合拱理论法等。

这些假说或以实验为基础，或以特定条件下的工程实践为依据，经简化从不同侧面反映了锚杆支护加固围岩的作用机理，较好地解决了稳定性较高的巷道锚杆支护问题，得到了广泛的承认及应用。

对于巷道支护设计原理，结合轨道下山掘进揭露煤层段巷道的工程地质条件和特点，从围岩强度、围岩应力以及承载结构等方面进行研究与分析。

大采高小煤柱回采巷道围岩控制机理研究目前，虽然对大采高小煤柱回采巷道围岩的稳定及控制技术进行了大量的研究，但不同矿井的工程地质条件相差甚大，一些研究结论并不是适合所有矿井。

本文通过理论分析大采高小煤柱回采巷道的围岩破坏机理和锚杆支护理论，研究了锚杆支护与巷道围岩的相互作用关系，得出巷道围岩控制机理和保持巷道围岩稳定的关键技术。

标签：大采高；回采巷道；围岩控制1 围岩破坏机理目前，在大采高小煤柱回采巷道围岩变形破坏特征方面主要有以下四个方面的研究结论：①小煤柱回采巷道要经受上下区段多次工作面采动的影响，因此回采巷道的围岩变形量将会比较大，并且同回采巷道的顶底板移近量相比，回采巷道的两帮移近量要大得多；②小煤柱回采巷道在靠近采空区一侧巷帮的变形量在回采巷道掘进期间要大于回采巷道在实体煤一侧的变形量；而在本区段回采工作面的推进过程中的规律同回采巷道掘进期间这一规律恰好相反；③因小煤柱回采巷道要经受多次工作面采动的影响，小煤柱回采巷道的矿压将会呈现出周期性变化的特点；④小煤柱回采巷道因受多次工作面采动的影响将会变得十分松散破碎，导致巷道围岩的受力状况十分复杂并出现应力分布不均匀的情况，进而造成巷道围岩承载能力比较差并且巷道维护十分困难[1]。

2 锚杆支护机理锚杆支护将锚杆杆体与一定范围内的巷道围岩锚固在一起形成承载能力更强的锚固体。

目前，有以下五种比较成熟的锚杆支护理论[2]：2.1 悬吊理论巷道围岩应力在巷道开掘后重新分布，一些强度较低的直接顶岩层将会随之发生松动和下沉，或者自身裂隙比较发育的岩层将会在巷道开挖失去支承后成为危险块体。

将锚杆在直接顶与老顶发生离层之前通过锚固力锚入顶板钻孔中，具有抗拉和抗剪特性的锚杆杆体将锚固范围内的不稳定岩层或危险岩体悬吊于其上方的稳定岩体中，起到一定的悬吊作用，从而达到维持巷道围岩稳定性的目的。

图1 锚杆悬吊作用示意图2.2 组合梁理论如果巷道上方强度较低的松软直接顶岩层厚度较大时，锚杆支护将不能通过锚杆端头的锚固作用直接将不稳定岩层或危险岩体悬吊于其上方的稳定岩体中，此时锚杆对巷道顶板的控制作用主要表现在两个方面：2.2.1 锚杆通过其端头和托盘施加挤压力于不稳定岩层上，达到增大锚杆支护范围内巷道上覆岩层间的摩擦系数，阻止直接顶不稳定岩层之间发生离层。

深部回采巷道锚杆直径作用规律数值模拟研究随着社会煤炭的需求量不断增大，浅部资源日益枯竭，故已开始转入深部开采。

随着煤矿开采深度的增加，深部岩体处于“三高一扰动”的复杂地质环境，相继深部开采巷道出现巷道底臌严重、围岩变形量大等一系列工程问题，对深部的资源开采提出了严峻的考验。

有关人员针对煤矿深部回采巷道支护技术进行了理论分析、数值模拟计算及现场试验，解决了许多理论难题及工程关键技术。

工程实践表明，由于深部巷道的环境复杂，在设计锚杆时大多数使用工程类比法，不能准确地把握锚杆的使用情况。

本文主要对巷道支护中锚杆的直径进行研究，采用FLAC 3D数值模拟方法，分析不同直径大小的锚杆对巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律。

标签：深部回采想到；锚杆；直径1 数值模拟模型与参数为了研究锚杆直径对现场支护效果的影响，本次试验在现场使用的基本参数的基础上，分别对锚杆直径为16mm、18mm、20mm、22mm、24mm等5种情形进行了模拟来研究巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律。

数值模拟根据实际工程地质条件，采用弹塑性材料模式，附加摩尔库仑屈服准则，建立模拟区域的长×宽×高=50m×50m×30m，。

本模型限制其侧向和底部处的位移；在上表面施加25MPa的荷载，围岩弱化系数50%建模，模拟上覆岩体的自重条件。

模拟中巷道所处的深度为987m，锚杆材料的弹性模量210GPa，泊松比0.3。

采用控制变量方法，固定锚杆长度为2800mm，间排距为800mm×800mm。

利用有限差分软件FLAC 3D，深入揭示巷道开挖后巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律。

2 数值模拟结果及分析为了分析研究巷道支护后围岩变形特征，不同直径的锚杆作用模拟所得的塑性区云图如图1所示。

图1 不同锚杆直径时围岩塑性区云图从图1中可以看出，随着锚杆直径的增大，围岩塑性区范围在逐渐减小；不同锚杆直径的支护对塑性区围岩的破壞方式及破坏状态有所改变。

收稿日期:2020-01-09作者简介:田计宏(1982-),男,山西石楼人,工程师,从事生产技术工作。

doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2020.12.027回采巷道让压锚索支护机理研究田计宏(潞安环能股份公司王庄煤矿,山西长治　046031)摘　要:厚煤层回采巷道顶煤较厚,动压作用后离层量大使锚索产生破断,让压锚索可以缓解此类现象。

文章采用数值模拟软件FLAC 3D 分析了王庄煤矿8107工作面运输巷锚索破断机理,让压管力学试验和数值模拟确定了让压锚索参数,工业性试验表明:10cm 高强双泡让压管与巷道锚索匹配性较好,巷道围岩变形得到有效控制。

关键词:让压锚索;顶板离层;数值模拟;巷道支护;围岩中图分类号:TD353 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2020)12-0076-04 煤矿回采巷道支护多采用锚杆锚索联合支护,在厚煤层开采中,回采巷道沿底布置时会留有部分顶煤,其厚度往往超过锚杆长度,锚杆支护作用范围仅在巷道围岩浅部,而锚索长度往往较大,一般锚固于巷道顶板上方的坚硬岩层中,起到悬吊浅部围岩的作用。

在工作面回采期间,巷道围岩受采动影响后,顶板岩层之间会产生较大的离层,当锚索自由段范围的岩层离层总量大于其最大伸长量时,锚索会出现破断失效进而导致巷道失稳。

为了缓解此类现象,通常采用一种有效且经济的做法,即采用让压锚索代替普通锚索,让压锚索结构简单、施工方便,能提供一定的让压伸缩量来释放围岩部分高应力,具有较好适应围岩变形及控制围岩稳定等优点。

近年来,许多学者针对让压支护进行了大量研究,高明仕等[1]针对高应力大变形巷道不同规格锚索的让压匹配装置进行了力学性能测试;余伟健等[2]利用数值模拟对不稳定围岩让压支护参数进行了确定;张志康等[3]针对深部动压巷道支护难题提出采用“高强让压锚杆及带肋锚索”为核心的新型高阻让压支护体系;连传杰等[4]建立了高强预应力让压锚杆-围岩相互作用体系有限元模型,对巷道围岩应力、位移及支护体受力进行了分析。

采煤工作面回采巷道超前支护技术研究摘要：随着社会的发展壮大，煤炭资源需求量不断增加，浅层煤炭能源日渐枯竭，因此，逐渐向深部开采，现阶段国内采掘深度超过1000m的矿井超过47座，并以平均10～25m/年速度向深部开采。

随着矿井采掘深度及开采强度不断增加，巷道围岩控制难度明显增大，回采巷道超前支护段受到采动动压影响，巷道围岩控制难度更大。

《煤矿安全规程》对回采巷道超前支护有明确规定，并要求超前支护长度不得小于20m。

对采面回采巷道进行超前支护，不仅可避免超前支护段在采动压力下出现冒落风险，而且可提高采煤工作面作业安全系数。

随着矿井采掘深度增加，煤炭开采时推进速度更快、采动压力更为显著，对超前支护质量以及围岩支护强度等提出更高要求。

本文就对现阶段矿井常用的超前支护技术进行归纳总结，以期能为其他矿井超前支护选择以及超前支护工作开展提供参考。

关键词：采煤工作面；回采；巷道超前支护技术引言采煤工作面超前是连接回风巷和运输巷的关键部位，担负着煤炭、物料运输，进回风、行人等任务；此范围内存在控顶面积大、且掘进时存在压力重新分布、回采期间在超前支承压力作用下，顶板出现大量下沉，造成工作面上下出口及超前处最容易发生冒顶事故，影响回采安全。

通过优化支护，改善围岩受力状态，变“被动”为“主动”，利用深部围岩强度（增打托顶煤锚索梁），简化了工作面超前支护，减少了巷道维修量，为以后抬顶煤综放工作面超前支护提供参考依据，具有显著的社会经济效益和广阔的应用前景。

1采矿工程现状概述目前在采矿过程中，部分环节存在着支护风险，下面进行具体阐述：第一，巷道掘进问题。

在采矿工程不断深入下，巷道掘进的难度逐渐增加。

伴随不同程度的开采爆破和机械运行碾压，会降低采区上方土方的承受力，存在坍塌风险；同时，巷道围岩也容易受到内应力挤压，在顶板软化下容易出现顶板破碎问题和底鼓现象，且一旦上方岩体破损连接到已破坏的断层岩体，会加大坍塌的范围。

第二，矿产回采问题。

回采巷道锚杆支护形式及具体施工工艺探讨【摘要】煤矿井下回采巷道支护是矿井生产建设中的重要一环，是涉及井下生产安全、效率、速度、成本消耗，以及采掘机械化水平的重要工作。

因此，探讨加强煤炭回采巷道支护的措施具有重要的现实意义。

【关键词】回采巷道支护;设计原则;支护形式;具体施工锚杆具有主动支护、有效强化围岩强度和保持围岩稳定、施工简单、成本较低、安全可靠、改善作业环境等优点，在煤矿生产过程中，对冒顶片帮等有非常重要的作用。

1.回采巷道支护设计的原则探讨1．1回采巷道支护要适应矿压特征，减少松散变形回采巷道上覆岩层的活动规律是不可控制的，由其决定的回采巷道矿压显现规律也无法改变，所以绝对控制巷道变形量是不可能的。

若能保证巷道两帮煤体在动压影响下不松散垮落，保持完整的整体移动，就能为安全控制回采巷道创造基本条件。

1．2回采巷道支护要控制巷道的形状，保持顶、帮的完整提高巷道顶板及两帮的承载能力和完整性，支护形式应具有大范围全封闭防冒漏、及时主动承载、整体性强的特点，使巷道两帮及顶底板产生均匀的变形，使巷道在最大程度上满足生产上的需要。

1．3回采巷道支护要重视实体帮的加固因工作面采动而产生的垂直应力在实体帮的集中程度明显较大，重视实体煤帮的支护问题，将对回采巷道围岩的稳定起到很大的作用，通过合理的加固布置加固巷道帮角，既可以强化帮角的围岩强度，又可以减弱帮角的应力集中程度，使帮角的应力集中向围岩较深部转移，可以减缓顶板的倾斜下沉和底板的严重鼓起，控制巷道两帮的位移，提高巷道两帮的承载能力，保证上覆岩层结构有一个相对稳定的支撑点，减缓上覆岩层活动的剧烈程度。

1．4回采巷道支护还要保证厚层顶板的稳定性，采用全封闭的大范围主动承载的支护形式才能控制变形，减缓和消除离层2.回采巷道支护形式的合理选择回采巷道开掘后，受到回采工作面采动压力的影响，应在掌握地质条件和巷道围岩性质以及预测巷道围岩变形规律、特征和位移量的基础上，合理选择回采巷道支护形式。

收稿日期:2005-11-15作者简介:杜善周(1968-),男,陕西米脂人,硕士研究生,神华集团神东公司乌兰木伦矿矿长。

回采巷道矿压规律与锚杆支护技术研究杜善周(中国神华神东煤炭分公司,陕西神木 719315)摘 要:结合神东矿区榆家梁矿5-2煤层的地质赋存状况与开采技术条件,详细研究了长壁工作面回采巷道矿压显现规律,评价了现有支护方案的实际支护效果;测试了巷道的围岩松动圈,为支护设计积累了实测依据;用测试巷道煤柱支承压力分布的方法,论证了护巷煤柱的整体稳定性,实测选择了煤柱宽度合理参数;最后应用全新的锚杆支护设计理论,提出了榆家梁矿5-2煤层回采巷道优化支护技术参数。

关键词:巷道矿压规律;巷道矿压显现;锚杆支护中图分类号:TD353+16 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2006)02-0058-031 问题的提出神东矿区属于正在生产建设和逐步开发中的现代化矿区。

由于神东矿区所属各矿井是进入20世纪90年代以后才相继投产的,开采时间不长,加之神东矿区浅埋深、厚冲积沙、薄基岩和富含第四系潜水的开采条件,相对而言,所积累的顶板岩层控制管理经验尚不很丰富。

这就要求在采场顶板控制与管理及其巷道围岩控制等方面,做大量的艰苦细致的研究工作,以期能指导神东矿区的煤矿岩层控制设计与管理实践。

神东矿区榆家梁煤矿是神东煤炭公司的骨干矿井,主采5-2煤层,由于该矿井2000年投产,在开采过程中采场矿压显现规律和巷道矿压显现规律,不论是显现剧烈程度还是显现形式都不是特别清楚。

具体到回采巷道的护巷煤柱宽度参数确定,则应考虑在相应地质赋存和开采条件下,如何选择满足经济合理、安全可靠和煤炭回收率高,且能保证巷道稳定性的煤柱尺寸。

这也就是说,在设计时应留设合理宽度的护巷煤柱,以保证巷道煤柱的稳定性。

对巷道支护来说,则应选择与护巷煤柱宽度相匹配的合理锚杆支护方式和技术参数,以保证回采巷道的稳定和正常使用。

榆家梁矿原来为陕西省榆林地区的地方小矿,后为神东煤炭公司所租赁,开采历史较短,采用大型现代化长壁综采设备开采厚煤层,工作面长度普遍较长(240m 左右),推进长度可达4000~5000m 甚至6000m,这在以往是不可想象的。