大断面煤巷顶板稳定机理分析与控制技术

《多次采动影响下大巷群围岩变形机理及全断面协同控制技术研究》篇一一、引言在煤炭资源开采过程中，随着矿井开采深度的不断增加，巷道群因多次采动作用的影响，其围岩的稳定性变得越来越重要。

尤其是在大巷群环境下，围岩的变形问题直接关系到矿井的安全生产和经济效益。

因此，研究多次采动影响下大巷群围岩的变形机理，以及提出有效的全断面协同控制技术，对于保障矿井安全、提高生产效率具有重要意义。

二、多次采动影响下大巷群围岩变形机理（一）问题概述随着采矿作业的持续进行，巷道周围的围岩会受到多次采动的影响，产生应力重分布和变形。

大巷群围岩的变形不仅与采矿工艺、地质条件等因素有关，还与巷道群的空间布局、支护方式等密切相关。

因此，研究围岩的变形机理，对于预测和控制围岩的变形具有重要意义。

（二）变形机理分析在多次采动影响下，大巷群围岩的变形主要表现在以下几个方面：一是由于采空区形成和上覆岩层的移动导致的垂直位移；二是由于侧向支承压力和岩体剪切导致的水平位移；三是由于岩石流变特性引起的长期变形。

这些变形现象的机理涉及了力学、地质学和岩石学等多个学科的知识。

（三）影响因素分析影响大巷群围岩变形的因素主要包括地质条件、采矿工艺、支护方式等。

其中，地质条件如岩性、地层结构、地应力等是影响围岩变形的重要因素；采矿工艺如开采顺序、回采率等也会对围岩的稳定性产生影响；支护方式如支护强度、支护时机等则直接关系到围岩变形的控制效果。

三、全断面协同控制技术研究（一）技术概述全断面协同控制技术是一种针对大巷群围岩变形的控制技术，旨在通过多种手段和方法，实现对围岩变形的有效控制和预防。

该技术涉及了力学分析、监测技术、支护技术等多个方面。

（二）技术方法1. 力学分析：通过对大巷群围岩的力学性质进行分析，了解其应力分布和变形特征，为制定有效的控制措施提供依据。

2. 监测技术：利用现代监测设备和技术手段，实时监测围岩的变形情况，为控制措施的调整提供依据。

3. 支护技术：根据围岩的变形情况和应力分布特征，选择合适的支护方式和支护参数，实现对围岩的有效支护。

大断面巷道围岩变形机理及控制技术应用研究
张孝忠
【期刊名称】《凿岩机械气动工具》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】为解决采空区下大断面巷道围岩稳定性差的问题,同德矿以5316工作面为工程背景,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,对地质复杂条件下大断面巷道承载结构的应力环境变化、巷道变形破坏表现、顶板锚索破断深层次原因、巷道围岩控制技术展开研究。

运用FLAC 3D对工作面开采后的破坏规律进行模拟,对支护参数进行优化,最终确定支护方案。

通过现场变形监测,巷道围岩变形量得到了有效控制,在支护效果和成本控制方面新支护方案都较为理想。

【总页数】5页(P31-35)
【作者】张孝忠
【作者单位】山西省柳林县应急管理局
【正文语种】中文
【中图分类】TD353
【相关文献】
1.煤矿大断面托顶煤巷道围岩变形破坏机理
2.大断面煤巷围岩变形机理与控制技术研究
3.断层破碎带大断面巷道围岩变形破坏机理及控制技术
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5.大断面巷道围岩变形机理及支护技术研究
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综放大断面巷道围岩失稳因素分析与控制技术摘要:东滩煤矿1306轨道顺槽为综放大断面厚顶煤巷道,回采过程中顶板离层量大,部分地段发生过大面积锚杆、锚索破断现象,巷道两帮出现明显的剪切滑移大变形,帮顶基角处破坏严重。

本文基于综放大断面厚顶煤巷道围岩破坏特征,分析其主要影响因素:上覆围岩裂隙发育存在明显不稳定的软弱夹层、区内应力异常、前期支护不合理等;提出高预紧力锚杆索协同强化控制原理及技术,关键在于顶板高性能锚杆预应力支护技术、高帮部桁架支护技术、帮顶基角“斜拉”锚索梁支护技术等,较好解决了综放大断面煤巷支护技术难题,回采期间断面收缩率控制在30%以内,为工作面安全高效回采提供了必备条件。

关键词:厚顶煤综采大断面协同支护高预紧力随着我国经济的快速发展,煤炭开采规模也迅速扩大,为满足矿井运输、通风等安全高效生产的需要,巷道断面不断加大。

加之近年我国煤矿开采条件日趋复杂,深井大断面厚顶煤巷道由于其跨度比较大,两帮、顶板为煤层,巷道围岩强度较低,尤其还要受采动的影响,围岩变形量和破裂范围都很大,严重影响矿井的安全高效生产[1～3]。

此类巷道采用锚杆支护技术时表现为围岩变形量大、顶板安全状况差两大特点,特别是高煤帮在高应力作用下极易出现剪切滑移失稳,支护体系时常发生破断、撕裂等现象,甚至出现大面积支护失效[4～6],成为制约综采(放)工作面产量的最主要因素。

本文以东滩煤矿深井高应力、大跨度、复杂厚顶煤煤巷为工程背景,系统分析大断面巷道围岩失稳的关键因素及变形规律,提出科学合理的控制对策,有效地解决了该类巷道支护难题。

1 综放大断面巷道围岩特征及支护难点1.1 巷道围岩特征1306综放工作面煤层厚度8.61～9.40 m,平均9.01 m,煤层稳定,3煤底板之上2.98～3.80 m,含一层泥岩夹矸,厚0.30～0.80 m,f=3～4;煤层具体情况见图1综合柱状图。

1.2 支护难点分析(1)区内应力异常。

根据现场情况,试验巷道1306轨道顺槽曾发生大面积锚杆、锚索破断现象。

授课计划授课日期：授课地点：授课人：课程：采煤工作面顶板管理教学目的与要求：掌握有关工作面顶板的基本概念，进一步增强人员顶板支护和管理水平，加强安全生产作业。

重点难点：1、初次来压和周期来压；2、采煤工作面顶板事故类型、易发生的地点及措施；课内外作业：1、初次来压的定义和特点。

2、什么是周期来压?3、采煤工作面矿山压力的基本特征。

4、冒顶预兆有哪些？授课内容：一、顶板的基本概念1、顶板及划分顶板：位于煤层上面的岩层，称为顶板。

煤层按自然层位分为：（1）伪顶：直接位于煤层之上，一般为薄层炭质页岩等软弱层组成，厚度在0.3～0.5m以下，极易冒落。

（2）直接顶：直接位于煤层或伪顶之上的一层或数层岩层，常有泥质页岩、页岩、砂质泥岩组成，厚度不等，并随回柱垮落。

（3）老顶：通常位于直接顶之上的厚而坚硬的岩层，常由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成，回柱后可悬露大面积而不冒落。

按直接顶岩层的稳定性及老顶来压强度的顶板分类：（1）不稳定顶板（又称破碎顶板）：指直接顶是松软易垮落的漏顶的岩层。

用数字序号ⅰ表示。

（2）中等稳定顶板：直接顶中有裂隙但比较完整，工作面推进一定距离后，悬露顶板板才会冒落。

用数字序号ⅱ表示。

（3）稳定顶板：直接顶为强度较大的岩层，分层厚，无明显节理裂隙，工作面向前推进后顶板并不冒落，回柱放顶时，需要做人工强制放顶。

用数字序号ⅲ表示。

（4）坚硬顶板：顶板完整，很少有裂隙，回柱放顶后，顶板能大面积悬露不垮落。

这种工作面的顶板必须采取深孔爆破，高压注水等特殊的放顶方法。

用数字序号ⅳ表示。

按老顶来压强度的强弱可将顶板分为四级：（1）不明显，用数字序号ⅰ表示；（2）明显，用数字序号ⅱ表示；（3）强烈，用数字序号ⅲ表示；（4）极强烈，用数字序号ⅳ表示。

二、、矿山压力与显现矿山压力：在未采动的岩体内，岩石处于原始应力状态，当在岩体内进行采掘工程后，必然会引起围岩中应力的重新分布，达到新的平衡，这种压力重新分布及其对围岩的作用过程称作矿山压力。

综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性分析及应用一、本文概述本文旨在深入研究综采放顶煤采场厚层坚硬顶板的稳定性问题，探讨其在实际工程中的应用。

随着煤炭开采技术的不断发展，综采放顶煤技术已成为煤炭行业的一种重要开采方式。

在综采放顶煤采场，厚层坚硬顶板的稳定性问题一直是制约安全生产和技术进步的关键问题。

本文通过分析厚层坚硬顶板的稳定性因素，提出相应的控制措施，以期提高综采放顶煤采场的安全性和生产效率。

本文首先介绍了综采放顶煤采场厚层坚硬顶板的特点和稳定性问题，阐述了顶板稳定性的重要性和研究意义。

通过对国内外相关文献的综述，总结了目前关于综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性研究的现状和进展。

在此基础上，本文重点分析了影响综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性的主要因素，包括地质因素、开采因素、支护因素等。

同时，结合工程实例，对厚层坚硬顶板的稳定性进行了深入的分析和研究。

本文还提出了一些针对综采放顶煤采场厚层坚硬顶板稳定性控制的措施和建议，包括优化开采布局、改进支护技术、加强顶板监测等。

这些措施和建议可以为实际工程提供有益的参考和指导，有助于提高综采放顶煤采场的安全性和生产效率。

本文总结了研究成果和结论，指出了研究中存在的不足和需要进一步研究的问题，为今后的研究提供了方向和思路。

本文旨在深入分析综采放顶煤采场厚层坚硬顶板的稳定性问题，提出相应的控制措施，为实际工程提供有益的参考和指导，促进煤炭行业的安全生产和技术进步。

二、综采放顶煤采场厚层坚硬顶板的特点综采放顶煤采场厚层坚硬顶板是一种特殊的采煤工作环境，具有一系列独特的特点。

这种顶板的厚度较大，往往超过常规的采煤工作面顶板，这使得在采煤过程中需要面临更大的顶板压力。

这种压力不仅来源于顶板的自重，还来源于采煤机械作业对顶板的扰动。

厚层坚硬顶板的强度高，不易变形。

这种特性使得在采煤过程中，顶板能够保持较好的稳定性，但同时也增加了采煤的难度。

因为在采煤过程中，必须采取适当的措施来防止顶板突然垮落，以免对采煤工人和设备造成危害。

关于煤矿巷道顶板离层的原因分析及预防措施摘要:通过对各种不同顶板离层现象的总结,分析了顶板离层产生的方式及与各参数的关系,对生产中顶板离层控制进行指导.在煤矿生产中,顶板的控制尤为重要,关系到工作人员的人生安全,以及生产活动的顺利进行.以下对发生顶板离层现象的原因进行分析,对在生产实践中顶板离层的控制有很好的指导意义.1.发生顶板离层的原因1.1 岩层受外力作用破环原有应力平衡产生离层煤层在未开采前,顶板和周围岩层都处于应力平衡状态,当被开采后应力从新分布达到平衡状态,在此过程中,岩层要受到拉张和剪切破坏,当岩层在自重作用下发生弯曲时,岩层层面上产生的垂直拉应力为:δ=γh式中：δ-----为垂直拉应力，N/m2；γ-----为视密度，N/m3；h-----为下部岩层的厚度，m。

如果岩层所受拉应力大于岩层本身抗拉强度时，岩层就会发生离层，由于岩层内部胶合力的不同，离层往往发生在两层不同岩性的交接面上。

1.2 由于水平应力作用而产生的顶板离层岩层在不同区段所受水平应力不同，在高水平应力及富含软弱夹层的区段由于夹层强度很低水平应力对顶板离层有很大影响，水平应力会使岩层向下或向上发生隆起，严重破环原岩层内部平衡，达到一定程度发生离层。

水平应力作用产生离层1.3 岩层本身赋存条件的影响煤矿巷道围岩一般程层状分布，且受不同程度的节理、裂隙的切割，巷道顶板各分层的岩性、厚度、节理裂隙的发育程度对顶板的稳定性有很大影响，再巷道顶板岩性一定的情况下，分层厚度、层节理裂隙距离越大，发生离层的可能性越小。

特殊的地质构造如断层，褶皱、破碎带等，这些岩层都受过严重地压冲击或挤压而成，岩层构造裂隙也比较发育，巷道围岩的变形和破环强烈，如果受到采动影响岩层极易发生离层，在特殊的地质岩层中很容易导水，当水渗入岩层后，岩石的体积膨胀，此时离层出现或加剧，这种队岩层的破坏时永久的，再受到一定外力作用会发生更严重的离层。

2 预防顶板离层的方法2.1加强对巷道顶板的维护，采用合理的支护方式锚杆支护理论一般分为悬吊理论、松动圈理论、组合拱理论和组合梁理论，以组合拱理论为基础，锚杆的作用较小，主要是控制顶板下部的岩体错动和离层失稳的发生。

《多次采动影响下大巷群围岩变形机理及全断面协同控制技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采深度和广度不断增加，地下采矿环境变得日益复杂。

在多次采动影响下，大巷群围岩的变形问题成为矿山工程中的关键难题。

本文旨在研究多次采动影响下大巷群围岩的变形机理，并探讨全断面协同控制技术的应用，为矿山安全生产提供理论支持和技术保障。

二、大巷群围岩变形机理分析（一）多次采动对围岩的影响多次采动会导致地下岩体应力重新分布，大巷群围岩受到的荷载和约束条件发生变化，进而引发围岩的变形和破坏。

采动次数越多，围岩的变形程度和范围往往呈增大趋势。

（二）围岩变形机理大巷群围岩变形主要受地质条件、采矿方法、支护措施等多种因素影响。

在多次采动作用下，围岩产生塑性流动、裂隙扩展和垮落等现象，导致巷道断面收缩、支护结构失效。

三、全断面协同控制技术研究（一）技术概述全断面协同控制技术是一种集成了监测、预警、控制和修复等功能的矿山支护技术。

通过实时监测围岩变形，预测其发展趋势，采取相应的控制措施，以实现巷道稳定的目标。

（二）技术应用1. 监测系统：建立全断面监测系统，实时获取围岩变形数据，为后续分析提供依据。

2. 预警机制：根据监测数据，分析围岩变形趋势，建立预警机制，提前采取控制措施。

3. 控制措施：根据围岩变形程度，采取合适的支护措施，如注浆加固、锚杆支护等，以增强巷道稳定性。

4. 修复技术：对于已发生变形的巷道，采用修复技术进行加固和修复，恢复其使用功能。

四、实践应用与效果分析（一）实践应用全断面协同控制技术在多个矿山大巷群中得到应用，有效控制了围岩变形，提高了巷道稳定性。

通过实施该技术，降低了矿山安全事故发生率，保障了生产安全。

（二）效果分析1. 安全性：全断面协同控制技术显著提高了矿山生产的安全性，降低了事故发生率。

2. 经济效益：通过控制围岩变形，延长了巷道使用寿命，减少了维修成本，提高了矿山生产效率。

3. 社会效益：该技术的应用为矿山可持续发展提供了有力支持，对推动矿产资源开发和利用具有重要意义。

煤巷顶板稳定性分类方法及其应用煤巷顶板稳定性分类方法及其应用
煤巷顶板的稳定性对于矿井的正常安全治理有着重要的作用，因此早期人类就
开始尝试使用各种方法对煤巷顶板稳定性进行分类。

这些方法大致可分为物理观测、机械测试、煤层测试和综合预测四类。

物理观测法是将采究沿口附近的上覆岩土观察结果，它会综合考虑上覆岩的块
度和密实度、连度、断层可能性等指标来评估煤巷顶板的稳定性。

机械测试法指经过机械测试来准确确定顶板受力构件断裂或拉拔出去所需要的力，以此来检测煤巷顶板的稳定性。

煤层测试法指采用钻孔、仪表监测等多种方法，对巷道两侧煤层稳定性进行测
定和评定，以此来确定煤巷顶板的稳定性。

综合预测法指以机械测试、煤层测试等结果为基础，再结合煤层特性，采用有
效的预测方法，将煤巷顶板的稳定性预测为“稳定”或“不稳定”，以此来评估煤巷顶板的稳定性。

无论是哪种方法，其最终的目的都是为了及早发现和解决煤层顶板的不稳定问题，避免发生矿难，保障安全生产。

目前，中国已经将煤巷顶板稳定性分类方法运用在大量的矿井中，取得了良好的效果。

552021年第10期张寅伟：大断面软岩巷道煤壁片帮机理及控制技术收稿日期2021-06-06作者简介 张寅伟（1987—），男，山西五台县人，2014年1月毕业于太原理工大学安全工程专业，本科，工程师，现就职于山西焦煤霍州煤电集团安全监察局，从事煤矿安全生产管理工作。

大断面软岩巷道煤壁片帮机理及控制技术张寅伟（山西焦煤霍州煤电集团安全监察局，山西 霍州 031400）摘 要 针对辛置煤矿2131巷掘进期间巷帮片帮，导致巷道空顶面积大、顶板稳定性差、两帮支护难度大等技术难题，从煤层赋存、地质构造以及支护设计等三方面合理分析了煤壁片帮机理，并对原支护进行优化，提出了“柔性注浆加固+桁架梯形梁”联合支护技术。

通过实际应用效果来看，煤壁片帮深度控制在0.3 m 以下，取得了显著应用成效。

关键词 巷道；片帮；支护中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2021.10.019Slicing Mechanism and Control Technology of Coal Wallin Large Cross-section Soft Rock RoadwayZhang Yinwei(Safety Supervision Bureau of Shanxi Coking Coal Huozhou Coal Electricity Group,Shanxi Huozhou 031400)Abstract : Aiming at the technical problems such as large empty roof area, poor roof stability and difficulty of two-side support during the excavation of the 2131 roadway in Xinzhi Coal Mine, the mechanism of coal wall slope is reasonably analyzed from three aspects of coal seam occurrence, geological structure and support design, and the original support is optimized, and the combined support technology of "flexible grouting reinforcement + truss trapezoidal beam" is put forward. According to the practical application effect, the depth of coal wall slope is controlled below 0.3 m, and remarkable application results have been achieved.Key words : roadway; wall caving; support大断面软岩巷道在掘进过程中受集中应力、支护设计以及围岩稳定情况等影响，巷道两帮易出现片帮现象。

采煤工作面顶板控制方法是煤矿生产管理中一项十分重要的工作。

顶板控制的好坏直接关系到采煤工作面的安全和高效进行。

本文将介绍几种常见的采煤工作面顶板控制方法。

1. 预拱法：采煤工作面的顶板控制方法之一是采用预拱法。

预拱法是指在采煤工作面前方的巷道中设置一定数量的预支架，形成临时的拱形结构，以支撑顶板。

预拱法的优点是简单易行，能够有效地控制顶板的移动，减少顶板的变形和破坏。

采用预拱法可以减少顶板的下沉和断裂，保证采煤工作面的安全和稳定进行。

2. 支架法：另一种常见的顶板控制方法是采用支架法。

支架法是指在采煤工作面上设置一定数量的支架，以支撑和稳定顶板。

支架法通过设置合理的支架密度和支架排布方式来控制顶板的移位和下沉，防止顶板破坏。

支架法的优点是结构简单，容易操作，适用于各种采煤工作面的顶板控制。

3. 预裂法：预裂法是一种主动控制顶板的方法。

预裂法可以在采煤工作面前方的巷道中预先进行爆破作业，通过爆破产生的应力和位移来调节顶板的移动和下沉。

预裂法的优点是能够主动控制顶板的移动，减少顶板下沉和断裂的风险。

同时，预裂法也能够提高采煤效率，减少能耗和环境污染。

4. 撑拱法：撑拱法是一种利用基坑和支柱互相支撑的方法。

该方法通过在采煤工作面前方的巷道中设置撑拱体系，将基坑和支柱进行连接，形成稳定的拱形结构。

撑拱法的优点是能够有效地控制顶板的移动和下沉，保证采煤工作面的安全和稳定进行。

综上所述，采煤工作面顶板控制方法有预拱法、支架法、预裂法和撑拱法等。

这些方法可以通过不同的技术手段和操作方式来控制顶板的移动和下沉，保证采煤工作面的安全和高效进行。

在实际操作中，应根据具体情况选择适合的顶板控制方法，并采取相应的技术措施来确保控制效果。

采煤工作面顶板控制与方法一、顶板控制的目的顶板控制的目的是保持工作面顶板稳定，减少岩爆事故的发生，提高工作效率。

二、顶板控制的方法1.预拱法预拱法是指通过预先设置预支护结构，对工作面顶板进行控制。

常见的预拱方法有设置木柱、矮墩和拱形支架等。

预拱法可以大大增加顶板的稳定性，减少岩爆事故的发生。

但是预拱法需要投入较多的人力和物力，并且预支护结构需要及时更换和调整，增加了采煤工作面的难度和风险。

2.高位钻孔颓塌法高位钻孔颓塌法是指在顶板上方钻孔，并向下引导顶板部分破碎和颓塌，从而减少岩体间的内应力，降低岩爆的风险。

高位钻孔颓塌法可以通过控制颓塌的范围和时间，使顶板在控制范围内进行颓塌，避免大面积的岩爆。

但是高位钻孔颓塌法需要钻孔设备和操作技术的支持，同时需要监测顶板的变形和颓塌情况，增加了工作面的开采成本和难度。

3.微震速预报法微震速预报法是指通过监测岩体的微震速度和微震振幅，判断岩体的稳定性，并进行相应的措施。

微震速预报法可以提前预警岩体的不稳定性，及时采取措施进行加固和支护。

但是微震速预报法需要精确的监测设备和数据分析，同时需要专业人员对监测数据进行解读和预警，增加了工作面的管理难度和成本。

4.煤柱保留法煤柱保留法是指在采煤过程中保留一定宽度的煤柱，作为顶板的支撑。

煤柱保留法可以有效的控制顶板的稳定性，减少岩爆事故的发生。

但是煤柱保留法需要按照一定的规则和标准进行保留，同时需要及时补充和更换煤柱，增加了采煤过程的难度和风险。

三、顶板控制的注意事项1.顶板控制的方法应根据工作面的实际情况进行选择和调整，不能盲目使用。

2.顶板控制的方法需要采用综合手段，结合地质条件、采煤工艺和设备技术等因素进行综合考虑。

3.顶板控制的方法需要进行有效的监测和预警，及时调整和补充措施。

4.顶板控制的方法需要专业人员进行设计和施工，确保其安全有效。

综上所述，采煤工作面顶板控制是保障采煤工作面安全和高效的重要环节。

合理选择和运用顶板控制方法，可以有效地减少岩爆事故的发生，提高采煤工作面的稳定性和工作效率。