巷道围岩破坏机理及防护技术

倾斜岩层弱结构围岩巷道破坏机理与支护技术研究曲懋轩;侯克鹏;杨志全【摘要】为了解决云南某铅锌矿500中段运输平巷倾斜岩层围岩巷道失稳的支护难题，本文通过地质调查、岩石力学实验、微观物化分析、数值模拟等手段，对倾斜岩层弱结构巷道的围岩变形破坏特点以及对称支护下围岩的破坏规律进行了分析研究。

认为巷道的右帮及底板岩性为泥质粉砂岩，是巷道变形破坏的起始部位。

因此，改善该弱结构部位的围岩体力学特性，使支护体与围岩形成共同有效的支护结构，是治理巷道失稳的重要途径，提出了岩性弱结构部位加强的非均匀支护技术。

试验表明，该巷道围岩变形量受到了有效控制，且取得了良好的技术经济效益。

%To solve the problems of unstable wall rock roadway in tilted stratum of 500 middle section haulage way of a certain Pb-Zn deposit in Yunnan,this paper applied geological survey,experiment of rock mechan-ics,microscopic physical and chemical analysis,numerical simulation in the analysis of characteristics of de-formation and failure of weakly structured wall rock roadway in tilted stratum and failure regularity of wall rock under the symmetric supporting.The author believes that the right and foot wall of roadway is argilla-ceous siltstone which is exactly the initiating part of deformation and failure of roadway.Therefore,it is an important way of treating unstable roadway to improve the mechanical property of these weak structure of the wall rock in order to form effective communal supportive structure between the supporting body and the wall rock.Hence the author proposed the inhomogeneous supporting technology which intensifies weak structure parts.The test shows that the deformation ofroadway is under effective control and favorable tech-nical and economic effectiveness is achieved.【期刊名称】《矿产与地质》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P784-789)【关键词】层状岩体;软弱结构;数值模拟;支护设计【作者】曲懋轩;侯克鹏;杨志全【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093;昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093;昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093【正文语种】中文【中图分类】TD35随着我国矿产资源开发进一步发展和巷道支护技术的日趋成熟,国内许多矿井进入深部开采。

巷道破坏原因分析与防治关键词：巷道静压动压破坏原因让压卸压【分类号】：TD353引言煤矿井巷维护的方式通常有锚喷、架棚和砌碹等几种类型。

人们根据不同的条件及用途，通过上述几种方式的单一或联合实施，大部分能达到预期目的。

但在实际工程设计中，由于矿压理论及监控手段尚不完善，很难精确求得地压的大小及方向，以致部分巷道在施工应用中常发生破坏，影响生产，危及安全。

因此对巷道破坏原因进行特征分析，将有助于防治措施的研究和改进。

一、巷道破坏的显现特征从整体上来说，巷道破坏的显现特征分两大类：一类是动压区，巷道上覆岩层正处于激烈运动和破坏阶段；另一类是静压区，巷道尚未受采动影响或采动影响已停息，上覆岩层处于稳定状态。

（一）静压区巷道的破坏静压区巷道大致有2种破坏形式：（1）巷道开掘后产生的周边应力大于围岩强度，掘进后来不及支护就发生冒落；（2）巷道开掘后产生的周边应力小于围岩强度，巷道完整，但随着时间推移逐渐变形破坏。

（二）动压区巷道的破坏动压区巷道分动压下正在掘进的巷道和动压下正在使用的巷道。

它们不仅受上覆岩层的静压作用，同时以受支承压力及岩层扰动。

其破坏特征为：1.巷道围岩（支护）强度小于支承应力作用，随采动呈层状剥落，但巷道移近量并不明显；2.受采动影响，巷道（支架）产生大量缩变，但不冒落；3.在采动过程中，伴随着移近量增加，巷道产生大面积冒落。

综上所述，巷道破坏的外部特征可归纳为4种形式：1.有明显的移近量、断面缩小但不冒落；2.随断面缩变发生冒落；3.无移近量而冒落；4.表层剥落。

二、破坏原因及机理分析（一）围岩应力的重新分布及作用巷道开掘后，原始的岩体应力平衡状态被破坏，造成应力重新分布。

大双向等压应力场中，孔的切向应力沿极径方向衰减，以r为半径的圆周上稳中有降点的应力相等（等应力圆）。

但煤矿巷道多不是圆形加之不均匀应力的作用，等应力圆将在巷道外接圆及以外的围岩中分布。

分布的结果反映到巷道周边，往往既不均匀也不对称，有的变大，有的变小，有的还改变了性质，如有压应力变为拉应力等。

巷道破坏机理与支护形式的选择[摘要]本文阐述了巷道破坏的机理，并阐述了巷道的支护类型和适用条件。

[关键词]巷道、破坏、机理中图分类号：td353 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）16-0035-011.巷道的破坏机理1.1 岩古的原始应力状态开采以前，岩层都处于原始应力状态。

垂直方向上由于上覆岩层的作用形成垂直应力δ1，在垂直应力作用下，岩块a要沿三个相互垂直的方向（x、y、z方向）产生变形，而受到相邻岩体对岩快侧向变形的约束面产生侧向应力δ2、δ3；一般认为水平方向上的条件是一致的而且都是由于垂直应力δ1所引起的，所以δ1=δ2=δ3λyh式中δ2、δ3，——侧向应力，n/m2y——侧太系数，取决岩块所处力学状态；h——岩块所在位置距地表的深度，m。

需要指出的是，岩层中的原始就历程除重力应力外，还有可能存在的构造应力、温度应力和膨胀应力等。

采动前存在于岩层的原始应力是采动后矿山压力的来源。

1.2 巷道围岩的应力分布1.2.1 采动、采动空间和围岩在岩体中开掘巷道和进行回采：工作，称为对岩体的采动，采动所形成的空间称为“采动空间”，采动空间周围的岩体称为围岩，采动空间上方的岩层称顶板，下方的岩层称底板，两侧的岩体称为两帮。

1.2.2 巷道的应力分布采动后围岩的原始平衡状态遭到破坏，各部分应力将重新分布，应力重新颁的结果是顶板的两端出现应力集中区。

其中顶板各岩层将因失去支撑面，在自重的作用下，弯曲下沉。

结果在其底部出现拉应力，当拉应力超过限度，顶板岩层遭到破坏，围岩应力的重新分布促使岩层产生新的运动。

1.3 自然平衡拱的形成及破坏当开掘井下巷道或采出煤炭后，顶板被暴露出来，好象一根梁一样承受着上下岩石的压力。

如果不及时进行支护，经过一段时间，梁将向下弯曲，靠近巷道顶板的岩石产生拉应力，当拉应力超过岩石所能承受的极限时，岩石将产生裂隙，并随着裂隙不断增加，岩石开始破碎、脱落下来，其冒落范围不断向上发展，最后形成一个岩拱就不再冒落了，这种拱叫自然平衡拱。

回采巷道变形破坏机理及其支护方法摘要煤矿回采巷道的变形破坏将会严重影响采煤效率，阻碍设备运输和通风，增加企业的经济负担和安全瓶颈。

本文总结了煤矿回采巷道变形破坏的直观表象，并深入分析了巷道变形的发生机理，在此基础上探讨了加强巷道支护的方法。

关键词煤矿；回采巷道；变形；支护在煤矿回采工作面推进的过程中，受采动影响回采巷道容易发生各种变形。

回采巷道的变形破坏将会严重影响采煤效率，造成工作面半停产或停产，阻碍设备运输和通风，增加企业的经济负担，并且给井下工作人员的生命安全造成严重影响。

深入分析煤矿回采巷道变形破坏的特点以及破坏机理，探讨加强巷道支护的方法，可以为煤矿安全生产提供保障。

1 煤矿回采巷道变形破坏特点分析煤矿回采巷道发生变形破坏，最直观的表象为：巷道断面的形状发生改变，断面面积减小；支架在压力作用下产生很不规则的变形，或者直接折断，形成爬行巷道；压蹦U型钢支架卡子螺栓；支架顶梁被压弯折断，高压力将棚腿挤进巷道围岩，或者挤入底板内，出现底鼓现象。

这些情况的出现将会严重影响矿井机电设备以及煤炭的正常运输，加大了通风阻力，增加了瓦斯积聚的危险，导致工作面的推进难以进行，容易造成工作面停产。

另外，一旦回采巷道出现变形破坏后，为了维持生产，需要对巷道进行扩帮处理、卧底翻修，并需要将因此而产生的渣物清理后运出，这无疑会花费大量的人力财力和物力，并会大大增加工作面停产时间。

大大降低了劳动生产率，增加了吨煤成本，并增加了威胁矿工人身安全的危险因素。

煤矿回采巷道的变形破坏通常具有如下特点。

对于单一煤层，如果回采巷道将煤层的顶底板作为自身的顶和底，即所谓的一次采全高，并且煤层顶底板比较坚固的情况下，此时的回采巷道一般能长时间保持稳定不发生大的变形破坏，在煤矿开采过程中不需要专门对其再加固和再翻修。

但对于位于复杂地质条件附近的回采巷道，需要经常对这些巷道进行加强支护，不断维修，这类回采巷道往往需要花费较大的精力去维护。

强烈动压巷道围岩变形破坏机理及加固技术郭相平1,2(1．天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;2．煤炭科学研究总院开采研究分院,北京100013)[摘㊀要]㊀以常顺煤矿9105进风巷为研究对象,采用理论分析的方法对受强烈动压影响巷道围岩的破坏机理进行深入研究,结合工程经验确定了9105进风巷围岩变形控制技术对策,制定了高预应力强力全锚索支护方案与支护参数㊂9105进风巷支护试验结果表明:高预应力强力锚索支护技术对强烈动压巷道服务期间围岩变形控制效果显著,提高了常顺矿煤炭资源利用率,为矿井后续强烈动压巷道的使用提供技术依据㊂[关键词]㊀强烈动压;破坏机理;全锚索支护;围岩控制[中图分类号]TD353㊀[文献标识码]A㊀[文章编号]1006-6225(2016)06-0057-04Surrounding Rock Deformation Mechanism and Reinforcement Technology ofRoadway with Strong Dynamic Pressure RoadwayGUO Xiang-ping 1,2(1．Coal Mining &Designing Department,Tiandi Science &Technology Co．,Ltd．,Beijing 100013,China;2．Mining Institute,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China)Abstract :It taking 9105air intake roadway of Changshun coal mine as background,the broken mechanism of surrounding rock in roadway that influenced by strong dynamic pressure was analyzed deeply,surrounding rock deformation control measures of 9105air in-take roadway was determined with engineering experience,and high prestress strengthen cables supporting scheme and its parameters were formulated．The practical in 9105air intake roadway showed that surrounding rock deformation control during service period of strong dynamic pressure roadway with high prestress cables supporting technique was obviously,coal resource utilization of Changshun coal mine was improved,it references for similar situation．Key words :strong dynamic pressure;broken mechanism;fully cable supporting;surrounding rock control[收稿日期]2016-05-16[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2016．06．016[基金项目]自然科技基金青年基金项目(51304119);天地科技创新基金项目(KJ -2015-TDKC -14)[作者简介]郭相平(1980-),男,安徽庐江人,副研究员,硕士,长期从事巷道支护的研究与推广工作㊂[引用格式]郭相平．强烈动压巷道围岩变形破坏机理及加固技术[J ].煤矿开采,2016,21(6):57-60,64．㊀㊀随着煤炭资源开采强度的逐年加大,越来越多的矿井存在着大量的动压复用巷道㊂这类巷道不仅要经受本工作面回采过程中超前压力的影响,还要受本工作面强烈的滞后动压影响,在经历两次动压影响后保留下来为下个工作面服务,在服务下个工作面过程中还需要经历下个工作面的超前压力影响,动压复用巷道与普通的工作面巷道相比,其巷道围岩变形控制的难度更大㊂目前,国内外对动压巷道围岩稳定控制进行了较多的研究㊂郭忠平[1]采用数值模拟的方法对动压巷道变形及超前支承压力进行了分析,认为超前支承压力的峰值位于弹性区和塑性区的交界处,顶底板移近速度的峰值滞后压力峰值一段距离;康红普[2-4]认为预应力及其扩散是高预应力强力锚杆支护系统的核心,架棚支护和低预应力锚杆支护实际上是在等待巷道变形以后支护体才能发挥作用,只有高预应力强力支护才是真正的主动支护,预应力的扩散在支护中起到很重要的作用,为了将施加在锚杆锚索上的预应力扩散到更深更远的围岩中,应该选取护表面积大的护表构件㊂由于受到顶板冒落易造成重大的伤人事故,而巷帮变形经处理就能满足使用的思想的影响,目前国内煤矿巷道支护均重顶板而轻两帮,部分学者[5-6]针对这种情况对动压巷道的巷帮进行了重点支护取得了良好的效果㊂本文针对晋能集团常顺煤矿9105胶带巷受9104工作面回采强烈采动影响并留巷的支护难题,分析了9105胶带巷破坏因素和控制机理,提出了巷道加固支护方案,并进行了工业试验㊂1㊀工程概况山西晋能集团常顺煤矿9104胶带巷是9103工作面的尾巷,在经历9104工作面的回采动压影响后留巷为9104工作面服务㊂9104胶带巷与9103回风巷之间的净煤柱宽度为15m,巷道掘进期间支75第21卷第6期(总第133期)2016年12月煤㊀矿㊀开㊀采COAL MINING TECHNOLOGYVol．21No．6(Series No．133)December㊀2016护强度偏低,在发现巷道已经发生较大变形后全巷进行强力锚索补强支护,但使用的是槽钢托板㊁U 型钢托板等护表面积较小的托板,补强效果较差,最终9104进风巷留巷失败,后又预留15m 煤柱重新掘进了一条进风巷才保证了9104工作面的正常回采㊂现在9105工作面进风巷遇到了相同的问题,前期支护比较简单,如果重蹈9104工作面的覆辙将给煤矿带来较大的经济损失,并且严重打乱了煤矿正常的衔接计划,针对此问题,开展9105工作面进风巷加固措施的研究,确保矿井正常生产㊂2㊀9105工作面进风巷动压变形破坏分析2．1㊀巷道掘进期间支护9105胶带巷的支护材料:锚杆材质为335号螺纹钢锚杆,杆体直径20mm,长度2000mm,锚索为1ˑ7股高强度低松弛预应力钢绞线,直径17．8mm,长度8250mm,W 钢带型号为W235/250/3-4300-6,锚杆托板为100mm ˑ100mm ˑ10mm的平垫片,锚索托板为14号槽钢,长度400mm,锚杆锚索同布在W 钢带上,网片为10号铁丝编织而成的经纬网,网孔规格50mm ˑ50mm,锚固剂型号为MSCK120,9105胶带巷煤柱侧帮采用螺纹钢锚杆进行支护,工作面侧采用玻璃钢锚杆进行支护㊂巷道顶板锚杆设计预紧扭矩150N㊃m,巷帮金属锚杆设计预紧扭矩120N㊃m,玻璃钢锚杆设计预紧扭矩40N ㊃m,锚索设计预紧力100kN,9105胶带巷掘进期间锚杆支护布置如图1所示㊂图1㊀9105胶带巷支护参数2．2㊀巷道围岩结构窥视煤矿井下巷道围岩是一个非常复杂的地质体㊂与其他工程材料相比,巷道围岩内部含有各种类型的不连续面,如节理㊁裂隙㊁离层㊁层理等,这些不连续面都能对岩体的强度特征和变形特征进行显著地改变,导致岩块与岩体的强度相差极大㊂为了分析动压巷道的变形机理和更精确地设计加固参数,在9105胶带巷进行了巷道围岩结构窥视㊂窥视结果显示,在经受回采动压之前,巷道浅部已经发生了变形,从图2可以看出,巷道顶板的破坏范围已经达到2．5m,巷帮的破坏范围已经达到2m,表面位移监测数据显示巷道基本未发生变形㊂图2㊀9105胶带巷围岩结构窥视照片2．3㊀原支护效果分析巷道围岩结构窥视结果表明,巷道顶板的破坏范围已经达到2．5m,巷帮的破坏范围已经达到2m,而锚杆的长度为2m,也就是说锚杆锚固范围内的围岩已经破碎,锚杆的作用只是在一定程度上加固了破碎的围岩体,无法起到悬吊作用,如果围岩破碎比较严重,锚固剂已失去其锚固作用,此时的锚杆相当于虚设,根本起不到加固作用㊂由此可见,能够保持巷道不垮的主要支护为锚索㊂2．4㊀动压巷道围岩变形破坏分析常顺煤矿留巷巷道围岩变形破坏的根本原因是强烈回采动压影响所致,客观原因是巷内初次支护强度和刚度较低,不能有效抵抗围岩的大变形,导致动压作用时发生了围岩的大变形㊂具体来说,巷道初期围岩已破坏,在动压的作用下,破碎围岩变形错动导致垮落,尽管有钢带及网辅助支护,但破碎围岩已与完整顶板脱离,形成大面积的网包,这些网包全靠锚索悬吊,锚杆的作用已微乎其微㊂巷帮锚杆起锚高度偏高,导致帮部支护系统对巷帮底部煤体的控制作用降低,所有这些导致了巷道在未经受回采动压之前帮顶浅部已经破坏到锚杆锚固位置㊂在经受回采动压影响后,由于动压剧烈,支护系统强度和刚度都偏低,裂隙迅速扩展,导致巷道报废㊂85总第133期煤㊀矿㊀开㊀采2016年第6期3㊀巷道加固措施分析针对该类巷道,在巷道未经受动压之前应采取补强措施,巷道浅部虽有裂隙和破坏发生,但裂隙开度小,破坏范围有限,根据高预应力强力支护理论并结合以往工程经验,如果采取高预应力支护系统对围岩进行补强支护则能控制该类巷道围岩的变形㊂鉴于巷道围岩裂隙已经延伸到锚杆锚固区,因此采用锚索对该类巷道进行补强支护㊂研究表明[7],随着锚索长度的缩短,锚索能及时对支护范围内节理裂隙的张开施加大变形抗力㊂鉴于此规律,本文采用数值模拟法模拟不同长度的锚索在同一预紧力下所产生的预应力场(见图3)㊂模拟的锚索直径为21．6mm,锚索长度分别为5m,6m,7m和8m,锚固长度1970mm,预紧力250kN㊂从图3模拟结果中可以看出,锚索长度为5m时,所产生的支护压应力为0．2~0．25MPa,并且由于自由段相对较短,在顶板中间形成了一个高预应力核将锚索锚固端和孔口端连成一体,说明支护效果较好;当锚索长度为6m时,所产生的支护压应力值为0．2MPa左右,应力值有所降低,并且由于自由段加长了1m,连接在锚固端和孔口端的应力核消失了,说明支护效果略有降低;当锚索长度为7m和8m时,所产生的支护压应力降到0．1 ~0．15MPa,支护效果进一步降低㊂因此,在合理的锚索长度范围内,短锚索支护的效果比长锚索好㊂根据模拟结果㊁顶板岩性及原支护方式最终选择加固锚索的长度为5300mm㊂4㊀支护方案及支护参数的确定依据动压巷道强力锚索支护的特点,结合具体的9105胶带巷工程地质条件,运用FLAC3D模拟软件,分别对常顺煤矿9105胶带巷的锚索间距㊁排距㊁锚索直径和锚索长度等支护参数进行模拟分析,最终确定高预应力强力锚索支护方案㊂4．1㊀顶板支护参数顶板锚索直径为21．6mm,长度5300mm,是1ˑ7股低松弛高预应力钢绞线,采用3支不同速度的锚药进行锚固,1支快速锚药规格为MSK2335, 2支中速锚药的规格为MSZ2360㊂锚索呈矩形布置,锚索间距1100mm,锚索排距800mm,锚索配套的托板为高强度拱形托板,规格为300mmˑ300mmˑ16mm,锁具的力学性能要与锚索配套,锚索破断力大于500kN,顶板锚索初张力大于250kN㊂图3㊀不同锚索长度产生的支护应力场95郭相平:强烈动压巷道围岩变形破坏机理及加固技术2016年第6期钢筋网片采用直径为6．5mm的钢筋焊接而成,网孔规格为100mmˑ100mm,网片规格为2300mmˑ1000mm,每排2片,钢筋网采用勾接的方式连接,勾接长度100mm,并用双股16号绑丝孔孔相连㊂具体9105胶带巷顶板补强支护布置如图4所示㊂图4㊀9105胶带巷顶板补强支护4．2㊀两帮支护参数巷帮锚索直径为21．6mm,长度4300mm,1ˑ7股低松弛高预应力钢绞线,采用3支不同速度的锚药进行锚固,1支快速锚药的规格为MSK2335,2支中速锚药的规格为MSZ2360㊂锚索呈矩形布置,间距1000mm,排距800mm,锚索配套的托板为高强度拱形托板,规格为300mmˑ300mmˑ16mm,锁具的力学性能要与锚索配套,锚索破断力大于500kN,顶板锚索初张力大于250kN㊂钢筋网片采用直径为6．5mm的钢筋焊接而成,网孔规格为100mmˑ100mm,网片规格为2800mmˑ1000mm,每排2片,钢筋网采用勾接的方式连接,勾接长度100mm,并用双股16号绑丝孔孔相连㊂具体9105胶带巷两帮补强支护布置如图5所示㊂5㊀工业应用效果分析为了监测常顺煤矿9105胶带巷围岩活动规律及支护效果,巷道补强期间在9105胶带巷切眼附近向外间隔25~100m安装了5组巷道表面位移观测测站,这5组测站位于距巷口975m,950m, 925m,900m和800m左右处,对不同位置的巷道围岩变形进行了动态监测㊂这些典型测站观测结果表明:9105胶带巷两帮最大移近量330mm,顶底板最大移近量600mm,图5㊀9105胶带巷两帮补强支护其中底鼓量500mm以上,正常情况下巷道底鼓量在250mm左右,底鼓量达到500mm区域是工作面初采影响区域,在初采阶段由于采面顶板高顶引起初采缓慢,压在煤柱上的压力没有及时释放,最终引起巷道底鼓较大,尽管巷道在回采期间局部范围巷道底鼓量㊁两帮移近量比一般巷道大,但基本能够满足正常生产及安全的要求,说明高预应力强力锚索支护系统控制围岩变形能力强,在对动压巷道未受动压前进行补强支护,能有效地控制围岩强烈变形㊂6㊀结㊀论(1)常顺煤矿动压巷道围岩变形的根本原因是受回采的强烈动压影响,客观原因是由于初期支护强度偏低造成的㊂(2)数值模拟的结论是短锚索比长锚索在相同的预紧力条件下,支护效果更好,现场工业试验证明,高预应力强力短锚索支护系统控制巷道围岩变形的能力更强㊂(3)根据常顺煤矿具体的动压复用巷道的特点,提出了9105胶带巷巷道加固支护设计㊂同时通过对9105胶带巷的数值模拟分析,制定了高预应力强力锚索补强支护系统,并确定了相应锚索间距和排距㊂井下工业试验结果说明9105胶带巷在服务期间巷道两帮和顶板变形控制效果明显,为常顺煤矿后续动压复用巷道的加固提供了技术依据㊂(下转64页)06内,坝体在采动过程中始终具有足够的强度㊂库区综采放顶煤开采后导水裂缝带上方尚存在100多米的完整岩层,说明综放条件下存在弯曲下沉带㊂由于坝体坐落于弯曲下沉带上方,由完整岩层承托,故坝体下开采不会发生突然下沉情况,其移动和变形是连续和平缓的,从而为大坝的维修加固提供了有利条件㊂根据预计结果坝体最大下沉值为7．878m,而坝高7．00m㊂因此,为了正常发挥水库的功能,开采过程中应根据沉陷预测结果和井下开采进度对水库坝体进行加高加固处理[8]㊂4㊀结㊀论(1)根据大平煤矿综采放顶煤条件下覆岩破坏规律研究成果,大平煤矿水库下开采导水裂缝带不会波及到水库水体,地表水不会通过地表裂缝与导水裂缝带沟通而溃入井下,水库下采煤是安全的㊂(2)根据开采沉陷预测结果和弹性力学理论计算,坝体在局部可能产生裂缝,但坝体在采动过程中是稳定的,坝体下开采是安全的㊂(3)坝高7．00m,根据预测坝体最大下沉值为7878mm,为了正常发挥水库的功能,开采过程中应根据沉陷预测结果和井下开采进度对水库坝体进行加高加固处理㊂(4)大平煤矿水库下自东向西依次布置5个综放工作面,分别为S2S9,S2S8,S2S7,S2S6及S2S5工作面,其中S2S9综放工作面于2012年12月回采完毕㊂沉陷段坝体根据开采沉陷预测结果采用先期一次性加高培厚处理的方法,坝体为粉质黏土均质坝,考虑坝体在沉陷过程中有裂缝产生,沉陷期在坝体上游坝坡设复合土工膜防渗,膜体在铺设过程中沿坝体纵向每隔5m 设一伸缩节,沉陷期护坡采用沙袋防护,稳沉后采用砌石护坡㊂生产实践表明在采取坝体加高加固处理等措施的条件下实现水库坝体下综放安全开采是可行的㊂[参考文献][1]康永华．我国煤矿水体下安全采煤技术的发展及展望[J].华北科技学院学报,2009,6(4):19-26．[2]戴华阳,廖孟光,孟宪营,等．峰峰矿区九龙矿水库下采煤安全性分析[J].煤炭学报,2014,39(S2):295-300．[3]国家煤炭工业局．建筑物㊁水体㊁铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京:煤炭工业出版社,2000．[4]陈俊杰,郭文兵,邹友峰．大型水体下顶水安全开采的可行性研究[J].中国安全科学学报,2011,21(2):57-62．[5]郭文兵,邵㊀强,石显怡．水库坝体下厚煤层放顶煤协调开采技术[J].煤炭科学技术,2013,41(9):133-137．[6]李㊀强．大平矿水库下特厚煤层综放安全开采理论与测控技术研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2013．[7]许国胜．赵城水库下煤炭开采安全性研究[J].煤矿安全,2013,44(4):43-45,48．[8]武㊀雄,汪小刚,段庆伟,等．重大水利工程下矿产开采对其安全影响评价及加固措施研究[J]．岩石力学与工程学报,2007,62(2):338-346．[责任编辑:徐乃忠]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接41页)[7]杨振茂,马念杰,孔㊀恒,等．以地应力为基础的锚杆支护设计方法[J].岩石力学与工程学报,2003,22(2):270-275．[8]黄㊀旭,马念杰,白晓生,等．煤巷锚杆支护设计中的围岩地质力学评估方法[J].煤炭科学技术,2005,33(8):51-55．[9]杨振茂,马念杰,孔㊀恒,等．玻璃钢锚杆的试验研究[J].煤炭科学技术,2002,30(2):42-45．[10]李英明,石建军,马念杰,等．新型玻璃钢锚杆及其在煤帮支护中的应用研究[J].中国煤炭,2009,35(7):41-43,70．[11]何㊀杰,吴建星．高强玻璃钢锚杆承载特性及应用研究[J].煤炭技术,2015,34(12):42-44．[12]马进功．高效短壁开采极不规则边角煤技术研究[J].煤炭科学技术,2015,43(11):63-64,66．[13]郝万东．短壁机械化开采技术在小窑残留煤柱回采中的应用[J].煤矿安全,2014,45(12):153-155．[14]刘金凯,赵健健,张春雷,等．厚煤层小窑复采区放顶煤开采矿压显现规律研究[J].煤炭工程,2013,45(11):79-82．[责任编辑:邹正立]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接60页)[参考文献][1]郭忠平．动压巷道变形及超前支承压力数值模拟分析[J].煤炭科学技术,2002,30(7):52-53．[2]康红普,姜铁明,高富强．预应力在锚杆支护中的作用[J].煤炭学报,2007,32(7):673-678．[3]康红普,林㊀健,吴拥政．全断面高预应力强力锚索支护技术及其在动压巷道中的应用[J].煤炭学报,2009,34(9):1153-1159．[4]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．[5]单仁亮,孔祥松,蔚振廷,等．煤巷强帮支护理论与应用[J].岩石力学与工程学报,2013,32(7):1304-1314．[6]何㊀杰．强烈动压巷道受力不对称特性及帮强控制研究[J].煤矿开采,2014,19(6):60-63．[7]王子越．树脂锚杆锚固质量和杆体变形特征研究[D].北京:煤炭科学研究总院,2014．[责任编辑:王兴库]46。

大跨度动压巷道围岩变形机理及控制技术1 大跨度动压巷道围岩变形机理大跨度动压巷道围岩变形过程如下图所示。

从图中可以看出，该类巷道围岩变形可分为以下几个阶段：①顶板岩层受到垂直载荷作用。

由于工作面采动的超前影响及侧向支承压力影响，工作面顺槽的顶板岩层都将受到较大的垂直应力作用。

②顶板两侧承受到较大的水平应力作用，促使巷道顶板产生挠曲、离层，在水平应力和顶板自重作用下，巷道顶板产生下沉，支护不合理的情况下，极有可能发生冒顶事故。

图1 大跨度动压巷道围岩变形机理示意图③较大的垂直应力和水平应力作用下，巷道肩角承受的剪应力作用，造成岩体剪胀扩容，促使顶板下沉。

对于工作面顺槽，必将经历工作面的超前影响，如图2所示，一定存在上述的围岩变形过程。

①② ③ ③④④AB(a)AB(b)AB(c)AB(d)图2 工作面顺槽侧向支承压力演化过程基于上述分析认为，控制工作面顺槽围岩变形的有效途径是加强巷道顶板控制。

2 914工作面顺槽围岩控制技术围绕降低围岩应力，增加围岩强度，改善围岩受力条件和赋存环境，有效地控制围岩变形、破坏。

2.1 控制机理及途径914工作面顺槽的变形主要集中在两帮和顶板。

顺槽顶板是控制的重点。

由于顺槽埋深浅、煤体硬，采用当前相对成熟锚杆-锚索支护技术完全能够有效的控制巷道顶板，节约成本是顺槽支护设计的关键。

可见，对于顺槽围岩控制，关键在于确定锚杆、锚索加固参数，如长度、间排距等。

图3 锚杆、锚索加固机理示意图2.2 控制方案(1)巷道围岩破坏深度计算图4 煤层巷道围岩破坏范围计算图巷道成形后，两帮及顶板将产生一定破坏范围，如图4所示。

其中两帮破坏深度c 由下式确定：)245tan(1100ϕσγ-︒⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=h HB K c c CX （1） 式中：K CX —巷道周边挤压应力集中系数，按巷道断面形状与宽高比确定；γ—巷道上方岩层平均重力密度；H —巷道埋深；B —表示采动影响系数；σc —煤层硬度系数；h —煤层厚度(巷道高度)；υ—煤的内摩擦角。

巷道围岩变形治理工程方案一、前言随着矿山开采的深入和矿山深部开采的开展，巷道围岩变形的问题越来越突出，给矿山安全生产带来了严重的威胁。

为了保障矿山生产安全和提高矿山生产效率，必须加强对巷道围岩变形治理的研究和实践。

本文将针对巷道围岩变形治理工程给出详细的方案，以期能够引起工程界的重视和关注。

二、巷道围岩变形的特点及影响1. 巷道围岩变形的特点巷道围岩的变形主要表现为岩体断裂、岩层滑移、岩层变形等，这些变形往往会导致巷道的变形和破坏，严重影响巷道的安全性和通行能力。

2. 巷道围岩变形的影响巷道围岩的变形会使得矿山的开采效率下降，矿山安全隐患增加，同时也会给工人的生命财产安全造成极大的威胁。

因此，必须采取有效的措施对巷道围岩的变形进行治理。

三、巷道围岩变形治理工程方案1. 前期调查在实施治理工程之前，必须进行详细的调查，了解巷道围岩的变形情况、变形机理、变形程度等，为后续的治理工作提供科学依据。

2. 巷道围岩变形治理技术（1）预应力锚杆支护技术：预应力锚杆支护技术是目前比较成熟的巷道围岩支护技术，通过预应力锚杆对围岩进行受拉支护，有效控制围岩的变形。

（2）悬索锚索技术：通过在巷道顶部设置悬索锚索，对巷道围岩进行稳定支护，有效控制围岩的变形。

（3）岩体喷浆加固技术：在巷道围岩出现严重变形时，可以采用岩体喷浆加固技术对巷道围岩进行补强，增加围岩的承载能力。

3. 巷道围岩变形治理工程实施步骤（1）测量设计：根据前期调查的结果，制定巷道围岩变形治理工程详细设计方案，确定治理工程的具体实施方案。

（2）材料采购：按照设计要求和实际需要，采购必要的支护材料和设备。

（3）施工实施：根据设计要求，组织施工人员进行巷道围岩变形治理工程的实施工作，确保施工的安全、质量和进度。

（4）监测和评估：在治理工程实施过程中，要不断进行巷道围岩变形的监测和评估，及时发现问题并进行调整和修正。

四、巷道围岩变形治理工程质量控制为了保证巷道围岩变形治理工程的质量，必须严格按照设计要求和施工规范进行施工。

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。