深井回采巷道围岩变形破坏机理及支护研究

深井综放开采沿空掘巷采动影响围岩变形机理研究本文研究了深井综放开采沿空掘巷的围岩的应力场及破坏特征，为探讨沿空掘巷围岩变形奠定了一定的理论基础。

论文采用理论分析与数值计算模拟分析相结合的研究方式，根据弹塑性理论求解了巷道围岩的应力场及应力变形关系；进而引用关键层理论，对深井综放开采沿空巷道的上覆岩层运动规律进行分析，获得了一些规律性认识。

采用FLAC3D进行数值模拟，首先分析了沿空巷道中央层(当作结构面来处理)位置及强度不同时对围岩变形的影响，得出夹层位于巷道上部及夹层强度较大时围岩变形最大；其次模拟研究分析了留设煤柱宽度不同时以及地应力大小不一时沿空巷道围岩变形情况，得到了一些认识；再次，分析了采动影响下沿空巷道随着工作面的推进围岩变化情况，得出了围岩变形的三个不同阶段；最后，分析模拟了沿空巷道的锚杆支护情况。

本文研究表明，运用理论分析和数值模拟方法，可以揭示采动影响下沿空巷道围岩的应力场、变形破坏特征等，有利于选择、优化设计方案，同时也减少了试验时间、节省了项目经费，提高矿井的经济效益与社会效益。

并针对此种情况下从巷道布置及支护的角度提出了合理的建议，对深部沿空巷道稳定性的控制具有一定的积极意义。

第二章沿空巷道围岩变形破坏机理及稳定性分析巷道围岩变形破坏是巷道失稳的外在表现，研究沿空巷道变形破坏机理是研究巷道失稳的前提与基础。

因此，本章通过通过理论分析、数值模拟结合现场观测研究沿空巷道围岩变形破坏特征，归纳出其影响因素，为研究沿空巷道失稳机理及巷道控制技术打下基础。

2.1沿空巷道围岩应力分布规律巷道表面位移、破坏表现为巷道顶底板及两帮的变形破坏，在沿空掘巷围岩结构中小煤柱的变形失稳是整个巷道变形失稳的重点，围岩结构的应力变化引起巷道的变形，因此有必要对沿空掘巷的围岩结构的应力变化进行深入分析。

有研究表明，沿空掘巷在掘进及回采期间巷道围岩应力表现出一定的规律性[24-27]。

（1）顶板①垂直应力在巷道的掘进期间，由于破坏了巷道原来的应力平衡状态，引起应力重新分布。

垂直应力沿着顶板层面呈现非均匀状态，巷道中部的垂直应力明显较低，而在煤帮附近应力较高，这是因为由于巷道开挖形成了类似于压力拱的结构存在。

在巷道从掘进到稳定期间，垂直应力在整个层面上都有不同程度的降低，这就造成了顶板的变形主要发生在中浅部围岩，且优以顶板的中部破坏严重。

②水平应力在受到本工作面采动影响时，水平应力有明显的上升。

顶板中应力的明显上升，由于压曲作用的存在，致使巷道中垂直应力增大，顶板将在大范围内下沉和变形。

（1）小煤柱帮掘巷前靠近上工作面采空区部分为破碎区，靠近巷道部分为原来承受高压的弹性区与塑性区，掘巷后煤体应力急剧降低，发生破坏而卸载，产生向巷道方向的位移。

①垂直应力在小煤柱与巷道顶板的交界处，垂直应力呈现基本一致性，靠近采空区一侧的煤体因破坏而卸载，应力水平较低。

靠近巷道一侧煤体应力相对较高，垂直应力明显集中，受回采时影响达到最大值。

②水平应力沿小煤柱宽度方向，应力分布呈现明显的区域性，从靠近采空区侧依次分为破裂区、塑性区和弹性区。

具体见图2-1，在煤柱两侧存在破裂区，应力承载能力小。

在巷道掘进及稳定期间，水平应力沿煤柱高度方向上的分布呈现一致性，应力集中程度较低，在受本工作面采动影响时，在煤柱高度范围内水平应力均有不同程度增加的趋势。

矿井深部开拓巷道围岩变形原因分析及防治研究本文对于现阶段矿井深部开拓巷道围岩变形原因进行了分析，并且提出了相应支护技术的发展趋势，通过采用预拉力钢绞线来作为施工的锚杆，有效的对锚杆的承载力与约束力进行了保障，并且达到了控制变形，减少受爆破振动，提高强度，降低成本等目标。

本文对于矿井深部开拓巷道围岩变形原因分析及防治的相关问题进行了分析与探讨。

标签：矿井深部开拓巷道围岩变形原因防治矿井深部开拓施工当中，对于围岩变形进行控制是非常重要的，并且如何做好主动支护技术的应用是其中的关键。

主动支护形式中较为常见的一种，就是锚杆支护。

锚杆支护支护已经广泛的应用于施工当中，并且锚杆支护的方式发生了较大的发展与进步，主动式的防护模式已经逐渐替代了传统被动的棚架支护方式。

针对于一些深度软岩的苛刻作业环境，需要针对于其中开裂现象进行深入的研究，并且采用具有针对性的支护。

经过大量的理论实践分析验证，针对于预拉力进行调整，可以有效的对支护效果不佳的情况进行改善，并且提高支护约束力，减少有害变形。

下文对于矿井深部开拓巷道围岩变形原因进行了深入的分析，并且就防治矿井深部开拓巷道围岩变形的相关措施进行提出和探讨。

1 矿井深部开拓巷道围岩变形原因分析围岩变形产生的主要原因，是受到围岩压力的作用。

围岩压力主要是指在地下开挖过程中，所开挖空间的周围支护与岩体受到破坏的一种力。

围岩压力包括了松动压力、形变压力、膨胀压力以及冲击压力等，并且受到多种因素的影响。

围岩压力的影响因素主要包括了地质因素与工程因素两种，因此要想真正的对围岩变形问题进行解决，就必须从不同的角度入手，改进施工策略，保证施工质量。

围岩压力主要是指对于其支护结构所产生的压力，并且具有明显的力学特点，包括了多种支护情况。

2 锚杆支护技术中预拉力钢绞线锚杆的应用来防治变形针对于这种变形的原因，锚杆支护技术中预拉力钢绞线锚杆的应用可以有效的对其防治，并且减少变形速度，控制变形量，保证围岩运动的平缓化。

深井高地压巷道变形原因及修护措施摘要随着矿井开采年限的增加，巷道修护工作显得越发重要，最好破损巷道的修护工作是确保安全生产的基础工作之一。

文章主要分析了深井高地压巷道变形原因，并提出相应的解决措施。

关键词：深井高地压；巷道；变形原因；修护措施前言随着矿井向深部的延伸,受到高地压、高应力的影响,巷道四周围岩所承载的压力变大、变强,从而不断加快巷道的变形和老化速度,特别是修护巷道,四周的围岩已产生较大的松动圈,本身的抗压性能已大大减弱,巷道的支护已经不能仅仅地局限于顶板及帮部的控制,巷道的底板也需要加以控制,在此基础上我们提出巷道的整体支护理念,从巷道的整体支护来抑制、减缓巷道的变形量和老化速度,减少巷道再次维修工程量,达到满足巷道支护要求,延长巷道的服务寿命。

1 巷道变形破坏机理分析深井巷道开挖之前，岩体处于原岩应力场的稳定状态中。

巷道开挖后，巷道周边岩体的围压发生变化，围岩应力场重新分布，集中应力随着围岩体的变形由巷道表面围岩逐渐向巷道深部转移，直到一定深度的巷道围岩体因围压足够大，能够承载集中应力且不产生变形，巷道周边应力场才趋于稳定，集中应力的转移使巷道围岩从表层向深部一定范围内都经历了切向应力增大而径向应力减小且围压变小的过程，在低围压、高集中应力作用下，巷道周边围岩发生变形破坏，这种变形甚至破坏也伴随着集中应力逐步向深部发展，因碎涨和巷道支护作用促使围岩围压变大，破坏扩展到一定范围才得以控制。

巷道围岩变形破坏是不断持续着的，可以在一定时间内趋于稳定，当巷道围岩受某种外界因素（例如：风化、采动、水、温度等）的影响产生新的变形位移会再次影响深部的围压，集中应力会开始新的转移行程。

这是一个反复循环无法控制的过程，所以巷道支护是给巷道表层围岩提供尽可能大的残余强度，为更深部的围岩体提供足够大的等围压；同时为巷道围岩提供稳定的外部环境，确保围岩体的稳定性。

2巷道变形破坏形式（1）拱顶下沉，出现“马鞍型”现象，主要是由顶板下沉量超过支护允许范围，引起巷道顶板中部下坠，两侧切断。

深部采区巷道变形机理与治理技术研究发布时间：2021-07-26T15:26:38.377Z 来源：《工程建设标准化》2021年4月8期作者：林具雷[导读] 徐庄煤矿东九采区下山巷道变形量大，表现为全断面来压，尤其以帮部的变形较为严重。

林具雷身份证号码：32032219801006**** 江苏省徐州市 221611 摘要：徐庄煤矿东九采区下山巷道变形量大，表现为全断面来压，尤其以帮部的变形较为严重。

通过分析巷道变形机理了解巷道破坏诱因和规律，为采取针对性治理方案提供理论支持。

治理该方案以“全断面协同承载”为核心控制理念，形成顶区“护”，提高整体性，保安全：帮部“限”，控制两帮位移，提高支护效能：巷道底板“控”，约束帮部挤压变形向底板传递：防止薄弱环节（留的底煤）受顶板垂直压力发生横向碎胀导致底板发生水平挤压剪涨鼓起，切断帮底角部位的水平向内推移。

研究取得的创新性成果对矿区内其它矿井复杂动压叠加巷道设计和修复具有示范作用和推广价值。

关键词：巷道；变形机理；治理技术；支护优化 1导言徐庄煤矿地质条件复杂，断层发育，开采应力水平较高，由于受7#、8#煤层工作面采动影响，造成三条下山及相关联络巷等巷道顶板下沉，两帮喷层多处开裂、片帮，巷道底鼓变形，影响行车行人安全，虽多次修复，上述问题仍重复出现。

徐庄矿东九三条下山坡度为17度，斜长约为2100米，2014年共修复2291米，占到全年修复量的50%，其中因东九猴车道整条巷道是在煤层中，损坏最为严重，局部重复多次修复，另外各甩道均有修复。

从东九猴车道上口到下口，巷道顶板整体下沉，工字钢变形严重；两帮喷层多处开裂，护表金属网撕裂，片帮严重；巷道底鼓变形，已不能满足猴车正常运行要求，导致局部生产系统瘫痪，给矿井的安全生产和行人的生命安全带来了很大的威胁。

2巷道变形诱因及破坏机理研究 2.1孤岛区域致使静压力集中徐庄矿东九采区行人、轨道、皮带三条下山位于一个长条形煤柱中，随着两侧工作面交替开采逐渐形成孤岛区域，在巷道的服务期间受多次工作面推移过程中的超前支承应力影响，采动影响较大，造成巷道维护困难。

深井软岩巷道破坏机理与围岩控制技术研究李智峰（黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨150027）摘要矿井开采进入深部以后，原有的支护方式及支护强度已很难适应深井煤巷的变形特征，巷道围岩变形根本无法满足矿井安全生产的需要。

该文通过对深井软岩巷道的变形破坏机理，采用锚杆为主的联合支护技术，实现了深井软岩巷道围岩控制的长期稳定，也为该类巷道推行锚杆联合支护技术提供了参考和借鉴。

关键词深井软岩锚喷支护中图分类号TD327文献标识码A*收稿日期：2012－02－27作者简介：李智峰（1972－），男，辽宁彰武人，中级职称，毕业于黑龙江科技学院计算机科学与技术专业，大学本科。

现为黑龙江科技学院安全工程学院教师，主要从事科研管理和煤矿安全方面的研究工作。

随着煤矿开采强度与范围显著增加，巷道布置出现了以下发展方向：（1）在巷道层位方面，永久性巷道从岩巷向煤巷发展，以提高掘进速度，缩短建井周期；放顶煤开采技术的广泛应用，使得回采巷道从岩石项板煤巷向煤层项板巷道和全煤巷道发展。

（2）在巷道断面形状与大小方面，拱形断面向矩形断面发展，以提高掘进速度与断面利用率，回采巷道有利于采煤工作面的快速推进；小断面向大断面发展，以满足大型采掘设备与高开采强度的要求。

（3）在回采巷道数量方面，单巷布置向多巷发展，以满足高瓦斯矿井及大型矿井运输、通风的要求。

（4）从巷道赋存条件方面，埋深从浅部向深部发展，简单地质条件向复杂地质条件发展，特别是深井软岩巷道围岩控制问题，增加了巷道支护难度，对支护技术提出更高、更苛刻的要求［1－3］。

因此，本文从深井软岩巷道破坏机理，针对具体实际情况确定巷道支护方式和技术参数，通过现场工业试验获得良好的技术经济效果。

1深井软岩巷道破坏机理随着开采深度的增加，地应力也随之增加，由于围岩强度小，巷道围岩应力状态达到或超过岩石的塑性变形临界或强度极限，要达到一个新的平衡，必须由深部岩石来承载巷道动压，当一个平衡点被破坏，就要求有一个新的平衡点来支持，这样必然造成巷道围岩松动圈增大，由浅入深，因而巷道收敛变形量急剧增加，稳定性差，给巷道稳定性控制带来困难。

深井巷道围岩变形特性与支护设计研究技术研究总结报告（摘要）1立项背景与目的1.1国内外相关科学研究发展现状、存在问题及发展趋势煤矿深井巷道支护是世界矿业和岩石力学的难题之一，也是目前国内外急于解决的工程问题。

关于深井开采和巷道支护问题一直受到同行学者们的关注，何满朝教授进行了深部开采岩石力学问题研究，刘波等进行了深部矿井锚拉支架设计理论及应用研究，孙晓明等进行了深部软岩巷道锚网索藕合支护非线设计方法研究和深部松软破碎煤层巷道锚网索支护技术研究，景海河等进行了深部巷道构造应力作用下岩爆过程的数值模拟，刘富道等进行了深井采场复合破碎顶板控制技术研究与应用，谷守生等发表了深井软岩穿层巷道支护与施工技术论文，成云海等开展了深井软岩大断面峒室的设计与应用工作，吕渊等开展了深井软岩大巷深孔爆破卸压机理及工程应用，王襄禹等进行了深井软岩返修巷道综合支护技术研究，石伟等进行了深井软岩巷道围岩二次支护新技术研究，王怀新等进行了深井主要巷道支护方式的研究与应用等等。

国内外科研工作者从开始的基础研究到利用各种研究工具和方法，并把计算机应用软件运用到采矿工程中以后，对矿山压力和围岩控制技术注入了更多的新鲜血液，使人们更加深入详细地了解制约煤矿生产症结所在。

在巷道围岩变形机理、巷道围岩分类及稳定性方面，巷道开挖前后围岩应力变化特点及规律，采动影响期间，巷道围岩变化机理以及在卸压控制巷道围岩变形方面都做了大量的研究，并把内容研究得更加深入，更加细致化了。

目前，虽然已经取得了不少的可喜成果，但随着开采深度的日益加深，这些成果还不能有效的解决深部巷道围岩变形的控制、支架设计方法及其安全可靠经济等问题。

1.2立项目的及科学意义我国有60%以上的煤炭资源埋在800m以下，目前，我国煤矿开采的深度平均在以每年8～12米的速度增加，东部矿井正以每年10～25m的速度发展，以淮南矿区为例：谢桥煤矿的开采深度已经超过700米，新建的顾桥、丁集等矿井第一开采水平就在800m以上、谢一矿望峰岗井的开采深度达到了1000m、朱集矿、顾桥矿南区、谢桥矿深部井、潘一矿深部井井筒深度都超过了1000m。