采矿动压对附近巷道围岩应力影响的分析
煤矿开采中巷道变形的影响因素作用分析
煤矿开采中巷道变形的影响因素作用分析发布时间：2022-10-24T02:39:45.803Z 来源：《新型城镇化》2022年20期作者：刘浩[导读] 煤矿巷道一般是在工程性质相对较差的沉积岩系中构筑相对稳定的地下通道，往往在采动应力作用下出现大变形，严重制约了煤矿安全生产。
山东泰山能源有限责任公司协庄煤矿巷修工区山东新泰 271200摘要：井下巷道围岩在巷道掘进过程中的稳定性直接决定了井下巷道掘进效率和安全性，随着煤矿综采作业深度的不断加大，大深度巷道掘进作业过程中所面临的矿压波动和应力集中问题突出，特别是在围岩强度低、破碎明显的区域，围岩变形严重，给井下综采作业安全带来了严重的隐患。
在弱胶结软岩巷道掘进的过程中，围岩的层理结构及侧压力系数对巷道的变形具有直接的影响，针对变形的影响因素进行模拟仿真分析，从而针对性的进行巷道支护，减小巷道的变形。
关键词：煤矿开采；巷道变形；影响因素；有效措施中图分类号：TD82 文献标识码：A引言煤矿巷道一般是在工程性质相对较差的沉积岩系中构筑相对稳定的地下通道，往往在采动应力作用下出现大变形，严重制约了煤矿安全生产。
回采巷道作为采区的重要组成成分，担负着运输、回风及通行的重要作用。
然而，开采中回采巷道受到“三高一扰动”等影响易产生冲击地压、大变形等非线性动力学灾害。
高强开采中巷道断面随着采煤机、掘锚机、液压支架等机械尺寸的不断增大，特别是大断面开切眼二次掘进过程中先掘部分变形剧烈、回采过程中端头支护处易产生底鼓、炸帮等。
加剧了巷道的矿压显现，回采巷道的围岩控制问题一直是阻碍我国煤炭工业可持续发展的因素之一。
1 围岩变形机理通过对井下地质状况的勘探，导致深井高应力软围岩破坏的原因主要是复杂的变形力机制引起的，第一种是由于高地应力导致的变形，其变形的机制是应力扩容型（IIABCD）。
第二种是油液围岩软弱、强度低导致的，其变形机制为结构变形（IIIBC）。
第三者是大断面效应引起的，其变形机制为结构变形（IIIE），在三种变形机制的作用下，导致了深井高应力软围岩在工作过程中发生负复合型变形。
动压巷道煤柱载荷特征及其对围岩应力的影响
・
图 １ Ｅ２０ １５ ３回风巷 区段煤柱应力随工作面推进变化规律
１ ）煤柱 内 １０ｍ 测 点 。应 力 计 经 短 暂 时 间 稳 ． 定后 ， 应力 逐 渐 上 升 ， 到 一 固 定 值 后 逐 渐 趋 于 平 达
摘要 ： 煤柱 是 回采巷 道 围岩结 构 的一个 重要组 成部分 ， 煤柱 尺 寸在 一定程 度 上决定 着巷 道 围岩 的稳 定 性。 针对 崔家 寨矿 Ｅ ２０ １５ １综采 工作 面具体 地质及 开 采技 术条件 ， 用计 算机数 值模 拟及现 场 实 测相 运
结合的方法， 究不同煤柱宽度时煤柱及工作面煤体应力分布规律 ， 研 获得 了煤柱 内部应力场及演化基本 规律。研究结果表 明， 煤柱宽度变化对 围岩应力分布及结构变化特征影响显著 ， 巷道维护状态是工作面 煤层和煤柱 内应力场共 同作用的结果， 为区段煤柱宽度的合理 留设 、 回采巷道合理位置 的选择及 围岩稳 定 性控 制提 供 了依据 。
２ 现 场 实 测
煤柱 应力 观测力 求全 面反 映工 作 面 开采 的 全过 程， 即采 动影 响前 、 动影 响期 间 与采 动影 响后 这 三 采
个 不 同时期煤 柱 应 力 变 化 的整 个 过 程 ］ 因此 ， 。 在
测相结合的方法 ， 对该矿不同煤柱宽度 时的区段煤
柱及 工作 面煤 体 应 力分 布规 律 进 行 研 究 ， 示 煤 柱 揭
段 煤柱 用于 隔离 采 空 区和 维 护 巷 道 ， 柱 是 支 撑作 煤
石 ， 交层 理较 发育 ， 均 厚度 １０ｍ； 斜 平 ． 老底 为灰 色细
砂岩 ， 厚层 状 ， 均 厚 度 ６～７ｍ。Ｅ ２ ０ 平 １５ １综 采 工 作
近距离煤层采动对相邻巷道围岩应力及变形影响研究
近距离煤层采动对相邻巷道围岩应力及变形影响研究
桂 兵 曲延伦 郭现伟 杨 洋 秦 瑞 马传永
(兖州煤业股份有限公司,山东省邹城市,２７３５００)
摘 要 依据济三矿 １８３上 煤层和 １８３下 煤层赋存特点,结合 １８３上０６ 工作面、１８３上０７ 工
２
２０ m.北部区域 ３上 煤 层 与 ３下 煤 层 间 距 １３~３０
采前后下煤层巷道围岩应力分布及变形特征,研究
成果为深部矿井开采和巷道支护提供理论依据,对
指导矿井的安全生产具有重要的现实意义.
镜煤 及 丝 炭 条 带, 内 生 裂 隙 发 育. 煤 厚 ２
３０~
m,平均 ２１
５ m.煤层顶底板情况
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J] 中国煤炭,２０１９,４５ (
１):７２－７７,８２
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７２
中国煤炭第 ４５ 卷第 １ 期 ２０１９ 年 １ 月
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我国近距离煤层群分布范围广,其开采方法以
下行开采为主.随着煤层间距减小,上下煤层间开
动压影响下巷道围岩稳定性模拟研究
中 州 煤 炭
总第 １２期 ８
动 压 影 响 下 巷 道 围岩 稳 定 性 模 拟 研 究
徐 涛 岳 滨 王 大 顺 王 超 伟 ， ， ，
（ ． 煤 集 团公 司 ， 南 郑 州 １郑 河 ４ ０４ ５ ０ ２；２ 煤 炭 工 业 郑 州设 计研 究 院 ， 南 郑 州 ． 河 ４０ ０ ５ ０ ７）
２ １ 模 型 结 构 参 数 的确 定 ．
通 过数值模 拟 软 件 Ａ Ｓ Ｓ对 动压 影 响 下 的 巷道 围 ＮＹ 岩 稳定性进 行 了数值模 拟研 究 。
原岩 的初始 应力 主要是 指存 在于地层 中未受工 程 扰动 的天然 应 力 ， 称 为 地 应力 。大 量 实 际测 量 也
随着 矿 山开采 深 度 的不 断增 加 ， 道 围 岩 的稳 巷 定性 也越来 越差 ， 部 开采 的煤 矿 巷道 支 护 问题 已 深 成 为煤矿 工程技 术 人员 所 必 须要 面对 的难 题 之 一 。 郑 煤集 团裴沟煤 矿 目前 已进 入深 部 开 采 ， 岩层 比 且 较 破碎 ， 道 围岩稳 定 性 较 差 。尤 其是 巷 道 同 时还 巷 受 到来 自工作 面的动 压影 响 ， 在这 样复 杂的条 件下 ，
该 水平 大巷从 ３ ２轨 道 下 山 开 口 向 东 掘 进 ， 距 煤 层 上
采 用弹 性模 型 ， 数值模 拟计 算参 数见表 １ 。
底板 １ ０～１ 上 方 是 ３ ０ １综 采 工 作 面 ， 于水 ５ ｍ， ２５ 由 较 大 已经停 采 ， 是 外 段 大 约 有 ９ ０ ｍ 都 受 ３ ０ １ 但 ０ ２ ５ 综 采工作 面采 动影 响 ， 段 ８０ ｍ 将受 到 ３ ０ １综 东 ０ ２７
摘 要 ： 着 开 采 深 度 的 不 断增 加 ， 随 巷道 围岩 稳定 性 也 越 来 越 差 ， 其 是 受 动 压 影 响 下 的巷 道 围 岩 稳 定 性研 究 尤
煤矿采动作用对围岩扰动影响范围的分析
煤矿采动作用对围岩扰动影响范围的分析摘要：井工煤炭的开采不可避免会引起开采工作面周围的围岩扰动，使煤岩体发生应力重分布，造成开采巷道内围岩开裂、位移、变形，严重时诱发巷道内岩爆、底鼓、煤与瓦斯突出等矿山动力灾害活动，不仅制约煤矿安全生产，甚至威胁工作人员生命安全。
各学者为解决这一问题，利用现场监测、数值模拟等手段预测开采活动中围岩扰动事件的分布位置和规律，探究采动作用下煤矿巷道围岩扰动事件的分布范围，以实现矿山动力灾害活动的超前预警。
关键词：煤矿采动作用；围岩扰动影响范围；分析引言随着采煤技术的快速发展，在矿井的日常生产中发现了许多的问题。
工作面回采工作开始后，受采动影响导致巷道围岩不稳的现象也会随之出现。
采面的两条巷道受采动影响最大，但其随着回采工作的进行，不需要后续的巷道维护工作。
而其接续工作面待使用的回采巷道，因工作面还处于待开采阶段，需要不断地进行巷道维护，避免出现巷道围岩变形过大无法使用的情况出现，会消耗大量的人力、物力去维护巷道。
如果能考虑采动影响，在接续工作面回采巷道进行针对性支护，就会减少扩帮、拉底等巷道维护工作。
在采动巷道围岩变形与控制技术方面，诸多学者进行了研究与实践。
1煤矿采动对围岩扰动影响监测方法1.1地音监测地音监测与微震监测类似，也是通过检波器记录煤岩体变形产生的弹性波，区别在于地音监测得到的震动事件能量普遍小于100J、频率大于100Hz，因此地音监测的有效范围一般在工作面前后100m内。
地音监测技术由于其监测对象高频低能的特征，监测范围相对较小，且监测系统在工作面附近工作时受采动干扰较大，加之我国在煤矿安全管理中更加注重宏观性、区域性，导致地音监测技术在我国煤矿工作中的应用并不广泛。
可以看出，各类震动监测都只能解决相应频带范围内的一部分问题，因此要想获得理想、全面的监测效果，需要同时装备多个频带的震动监测设备，或采用震动类监测技术与其他监测手段对接共测的联合监测技术。
受动压影响巷道围岩稳定性浅析
当巷道围岩产生的塑性区较小, 在塑性区无松动变
形时, 塑性状态下的围岩仍具有一定的强度, 巷道处
于相对的稳定状态。此时, 只需提供一不大的支护
抗力, 即可长期保持巷道围岩的稳定。
当煤层埋藏深, 原岩应力较大时, 巷道围岩即可
能产生较大的塑性区, 如不提供足够的支护抗力, 巷
道围岩会进一步产生松动变形, 发生过量位移, 形成
关键词: 回采巷道; 稳定性; 动压
中图分类号:TD322+ 4
文献标识码: A
文章编号 : 1008- 8725( 2002) 11- 0058- 02
0 引言
煤矿地下开采的采区巷道, 尤其是回采巷道, 是 受动压影响较剧烈的巷道, 巷道围岩多为层状煤系 岩层, 且强度较低。在其服务期间内, 至少须经历两 个围岩压力阶段。其一是在采动影响前受到相对稳 定的静压作用阶段; 其二是处于回采工作面前方采 动影响范围内受回采动压作用阶段。处于不同围岩 压力阶段的回采巷道, 其支护与围岩的关系及其稳 定性亦不同。
V ol. 21, No11 Nov. , 2002
地质勘探
受动压影响巷道围岩稳定性浅析
张迎新1, 张华恩2
( 1 黑龙江科技学院 资 源与环境工程学院, 黑龙江 鸡西 158001; 2 黑龙江省农垦总局 煤炭局, 黑龙江 哈尔滨 150001)
摘 要: 分析了静压及动压作用下巷道围岩的稳 定性特点, 并论述了动压作用下巷道围岩控制原理与技 术。
Analysis on the stability of the roadway surrounding rock
ZHANG Yeng_xin1, ZHANG Hua_en2
( 1. Resources and Environment Dept. , Heilongjiang Institute of Science and T echnology, Jixi 158100, China; 2. Coal Bureau, Heilongjiang Prov. Land_Reclamation General Bureau, Harbin 150000, China) Abstract: The stability characters of the roadway surrounding rock ellected by static pressure and dynamic pressure are analyzed. And its control principles and technology under the action of dynamic pressure are discussed. Key words: actual mining roadway; stability; dynamic pressure
巷道围岩应力分布影响因素的研究
巷道围岩应力分布影响因素的研究
人类活动和采矿开采对围岩应力分布有很大的影响，特别是如何由车厢与围岩间的相
互作用产生的应力及其分布。
巷道围岩应力分布的影响因素主要表现在：地质、矿山动力学、凿岩技术和地质构造等几个方面。
首先，地质条件是影响围岩应力分布的重要因素。
因为地质条件不同，巷道周围围岩
的坚硬性也不同。
根据岩石坚硬性的不同，同一类应力作用时，其产生的应力和应力分布
在巷道围岩中也不尽相同。
其次，矿山动力学类因素也会影响围岩应力分布。
巷道支护采用单拱封闭支护，即采
用一排拱型柱子将巷道两侧排列，以阻碍围岩受到施工时引起的外部应力扩散作用，使形
成的应力更集中、更分明，从而改变了巷道围岩应力分布形式。
第三，凿岩技术也能够影响围岩应力分布。
一般情况下，用于支护巷道的凿岩对接巷
径数据是比较大的，在拓宽凿岩支护巷道的过程中，形成的外荷载也会影响围岩应力外部
的扩散，从而影响分布特征。
最后，地质构造也是影响围岩应力分布的一个重要因素。
根据构造特点的不同，巷道
的上下，左右的应力分布也不尽相同。
此外密集构造系统中的构造张力也会影响巷道围岩
的应力分布特征。
以上就是巷道周围围岩应力分布受影响的几个因素，要分析和控制巷道围岩应力分布，就必须关注这些影响因素，才能更好地把握巷道围岩应力分布特征，准确提出合理的支护
措施，进而促进安全、高效矿山开发和后期运行。
小保当煤矿强动压巷道破坏机理与围岩控制研究
小保当煤矿强动压巷道破坏机理与围岩控制研究摘要：强动压条件影响下沿空巷道围岩稳定性控制问题一直是制约煤矿高产高效的难题，本文结合小保当煤矿现场工程地质条件，运用理论分析、数值计算以及现场矿压数据观测相结合的方法，对强动压巷道围岩破坏机理及控制技术展开研究。
结果表明：（1）通过分析巷道强动压显现以及变形破坏特征，认为煤柱帮出现大变形主要由于经历了两次采动压力影响，顶板破断结构产生破坏叠加效应，顶板来压剧烈，从而导致帮部煤体性质差，以及支护结构锚固生根点未处于稳定煤体；（2）数值模拟结果表明：两次采动过程中巷道受非对称性压力作用，两次动压影响条件下工作面在走向方向上基本顶的破断引起超前段矿压显现剧烈，由于回风巷与工作面相邻，形成较为明显的偏向于煤柱一侧的应力分布特征；（3）提出了强动压条件下煤柱帮大位移限制补强控制技术以及竖向桁架锚索强化技术，通过煤帮深部稳定围岩的小变形控制巷道外部的大变形，解决强动压条件下大变形沿空巷道帮部变形；（4）提出了巷道补强支护方案，将方案应用于现场实践后，煤柱帮侧变形破坏得到有效控制，未再出现整体倾斜性变形，巷道断面满足工作面推进要求，工程实践取得了成功。
关键词：强动压显现；破坏机理；采动应力；支护结构；围岩控制中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：Research on failure mechanism and surrounding rock control of strong dynamic pressure roadway in Xiaobaodang coal mineCHEN Zhen1, LI Pan1, SI Jianfeng1(1.Shaanxi Xiaobaodang Mining Co., Ltd., Yulin 719000, China)Abstract:The surrounding rock stability control of gob side entry under the influence of strong dynamic pressure has always been a problem restricting the high yield and high efficiency of coal mine. Combined with the engineering geological conditions of xiaobaodang coal mine, this paper studies thesurrounding rock failure mechanism and control technology of strong dynamic pressure roadway by using the methods of theoretical analysis, numerical simulation and field measurement. The results show that: (1) through theanalysis of strong dynamic pressure behavior and deformation and failure characteristics of roadway, it is considered that the large deformation of coal pillar is mainly due to the influence of twice mining pressure, the damage superposition effect of roof fracture structure, and the severe roof pressure, which leads to the poor quality of coal body in the wall, and the anchor rooting point of support structure is not in the stable coal body; (2) The numerical simulation results show that: in the process of two mining, the roadway is under the action of asymmetric pressure, and the strike of the working face isbasically broken during two mining, which controls the mine pressure behavior in the super front section, and the roadway is close to the working face, showing obvious stress distribution characteristics of the side of the coal pillar; (3) The large displacement limit Reinforcement Control Technology of coal pillarside under strong dynamic pressure and the vertical truss anchor cable reinforcement technology are proposed. The large deformation outside the roadway is controlled by the small deformation of the deep stable surrounding rock ofthe coal side, and the deformation of the gob side roadway with largedeformation under strong dynamic pressure is solved; (4) The roadwayreinforcement support scheme is put forward. After the scheme is applied to the field practice, the roadway deformation is obviously controlled, and the overall inclined deformation does not appear again. The roadway section meets the requirements of working face advancement, and the engineering practice is successful.Key words:Strong dynamic pressure behavior;Failure mechanism；Mining stress; Supporting structure；Surrounding rock control1 引言我国煤矿每年井工开采需要大量的巷道为工作面服务，其中百分之七十以上是动压巷道[1]。
对动压影响巷道的有效控制
对动压影响巷道的有效控制徐任飞 马满顺(开滦(集团)唐山矿业分公司河北唐山063000)摘要:根据采场的矿压显现规律,通过科学的管理方法和采取相应的措施,使动压影响的巷道围岩变形得到了有效控制,介绍了控制效果。
关键词:巷道;控制;动压;支护中图分类号:TD322+11 文献标识码:A 文章编号:1006-0898(2006)03-0027-021 问题的提出巷道布置就是为出煤系统服务的,往往巷道都有其不同的服务性质,特别是煤层群的联合开采,一条巷道通常为多个煤层或多个回采工作面服务。
如此之类的巷道都需要在服务期间内保证其有效断面,所以在布置巷道时,尽量避开应力集中区或动压影响范围。
由于采掘工程及衔接安排的调整,有些巷道不得不布置在动压影响范围内,如图1,随着T 2294回采工作面的不断推进,采场上覆岩层的活动也要随之加剧,采空区会出现直接顶的垮落、老顶的断裂等现象,从而产生了矿山压力,力则随着岩体的传递向四周不断扩展。
因T 2220和7961巷道匀在采面压力的影响范围之内,所以必然会承受到不同程度的破坏。
为了使其影响降低到最小,根据采场的矿压规律,利用科学的管理手段,采取有效的控制措施,确保降低维护成本,保证巷道有效断面的正常使用。
图1 巷道与采面的位置示意图2 巷道与采场的条件及位置关系如图1所示,T 2294回采工作面,采用走向长壁综采放顶煤采煤法,利用全部垮落法管理顶板。
工作面下部有两条巷道与采面相交,一条与采面平行的T 2220巷道,是为上部T 2291回采工作面的支架安装和临时运料、回风等所做的准备巷道,采用锚杆支护方式;另一条与采面斜交6巷道是南三石门主要回风巷道,采用石碹支护方式。
3 针对采场的矿压显现规律及时采取有效控制措施3.1 巷道受动压影响前增加支护强度控制围岩变形为了使巷道有良好的空间,必须保持巷道能够符合设计要求,可是巷道支护设计时,很难确定动压影响系数,再有巷道支护只能对围岩表面的松散体进行控制,大部分作用力是靠围岩体本身来承担。
应力对巷道围岩稳定性的影响研究
应力对巷道围岩稳定性的影响研究于德文（山西煤炭运销集团蒲县昊兴嫄煤业有限公司，山西临汾041000）摘要：随着矿井开采深度和强度的不断加大，使得矿井所处的环境愈加复杂，且多处于“三高”条件下，其中高应力分布对巷道围岩稳定性和支护具有重要影响。
本文在对矿井地应力分布情况了解的基础上，对不同应力区内采动应力引起的应力集中对巷道稳定性的影响进行了系统的研究，为矿井的采掘工程部署、开采工艺选择与巷道支护方案设计等提供理论基础和设计思路。
关键词：煤炭资源；“三高”条件；采动应力；巷道；稳定性中图分类号：F4;TD323文献编制码：A文章编号：1008-0155（2019）15-0010-01煤矿地下开采过程中,强烈的矿山压力显现和动力灾害的发生是自然条件和工程因素综合作用的结果。
随着矿井开采深度和强度的不断加大，使得矿井所处的环境愈加复杂，且多处于“三高”条件下，其中高应力分布对巷道围岩稳定性和支护具有重要影响o应构建矿井地应力分布基础上的巷道稳定性治理和支护优化方案,通过对不同应力区内釆动应力引起的应力集中对巷道稳定性的影响进行了系统的研究，对矿井的开采布局与巷道支护方案设计等提供理论基础，为煤矿安全高效生产供技术支撑。
1地应力对巷道稳定性的影响分析地应力円是引起采矿工程围岩、支护变形和破坏、矿压显现和矿井动力现象发生的根本作用力，在诸多影响釆矿工程稳定性的因素中,地应力是最重要和最根本的因素之一。
围岩中存在高地压是造成巷道底鼓的决定性因素，尤其深部巷道底鼓的情况比浅部巷道多且严重。
地应力测量表明，我国煤矿的地应力场为水平挤压构造应力场，最大水平主应力与巷道位置密切相关。
相关研究表明,矿井最址平主应力方向对巷道稳定性具有影响。
将巷道轴线方位与最大主应力方位之间的夹角划分为三个区间,通常当巷道轴线与最大主应力方位夹角较小（0。
~30。
）,在这一区间巷道稳定性受到最大主应力影响较小；当巷道轴线与最大主应力方位夹角中等（30。
01-采动应力影响下巷道围岩变形破坏机理及注浆加固技术-煤矿开采2017年第6期
巷道支护理论与技术采动应力影响下巷道围岩变形破坏机理及注浆加固技术付玉凯1，2，3（1.天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013； 2.煤炭科学研究总院开采研究分院，北京100013；3.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室（煤炭科学研究总院），北京100013）［摘要］以晋城矿区成庄矿5308工作面双巷布置留巷为工程背景，基于现场实测数据，分析了留巷巷道变形破坏特征和影响因素。
采用FLAC 3D数值模拟软件，分别研究了留巷巷道在掘进、临近工作面回采、本工作面回采过程中的围岩应力场分布特征和变形破坏规律。
在此基础上，提出了以浅孔－深孔注浆加固和注浆锚索联合加固方案，并进行了工业性试验。
研究结果表明：留巷巷道受到临近工作面和本工作面双重采动应力的影响后，矿压显现剧烈，巷道维护困难。
采用注浆加固支护后，水泥浆液充填了煤岩体节理、裂隙，同时也使破碎煤岩体成为了胶结体，改善了破碎煤岩体的力学特性；注浆锚索使围岩的承载能力显著增强，有效控制了围岩的不连续变形。
［关键词］采动应力；围岩变形；注浆加固；留巷；数值模拟［中图分类号］TD353.8［文献标识码］A［文章编号］1006-6225（2017）06-0034-06Grouting Ｒeinforcement and Surrounding Ｒock Broken Mechanismof Ｒoadway Subject to Mining-induced StressFU Yu-kai 1，2，3（1.Coal Mining ＆Designing Department ，Tiandi Science ＆Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China ；2.Mining Institute ，China Coal Ｒesearch Institute ，Beijing 100013，China ；3.Coal Ｒesource High Efficient Mining ＆Clean Utilization State Key Laboratory （China Coal Ｒesearch Institute ），Beijing 100013，China ）Abstract ：It taking double roadways retaining of 5308working face of Chengzhuang coal mine in Jincheng mine district as background ，based on field testing data ，and then the deformation broken characters and influencing factors of retaining roadway were analyzed ，the surrounding rock stress field distribution characters and deformation mechanism in different phases were studied by numerical simulation software FLAC 3D ，which roadway include roadway driving ，adjacent working face mining and self working face mining.Based on it ，then unite reinforcement method with shallow-deep hole grouting and grouting cable were put forward ，and industrial test were pro-ceed.The results showed that the retaining road was influenced by double mining-induced stresses of adjacent working face and self working face mining ，mining pressure was fiercely ，roadway maintain difficulty.Then grouting reinforcement supporting was applied ，joints and fractures of coal and rock mass were filled by cement slurry ，and broken coal and rock mass was formed glued body ，the mechanics characteristics were improved ，the bearing capacity of surrounding rock was improved obviously with grouting cables ，dis-continuity deformation of surrounding rock was controlled effectively.Key words ：mining-induced stress ；surrounding rock deformation ；grouting reinforcement ；roadway retaining ；numerical simulation［收稿日期］2017－07－19［DOI ］10.13532/11－3677/td.2017.06.009［基金项目］国家重点研发计划（SQ2017YFSF060004－05）；国家科技支撑计划课题（2012BAB13B02）；国家自然科学基金资助项目（U1261211）［作者简介］付玉凯（1985－），男，河南安阳人，博士，助理研究员，主要从事巷道矿压理论及支护技术方面的研究。
动压影响下底板大巷围岩应力分析及其控制研究
维普资讯
第１ １卷 第 ３期 （ 总第 ７ ０期）
２０ ０ ６年 ６月
煤 矿 开 采
Ｃ ａ ｎｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏｌ Ｍｉ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ
Ｖ １ １ Ｎ ． （ ｅ ｅ ｏ７ ） ｏ ． １ ｏ３ Ｓｒ ｓＮ ． ０ ｉ
在煤矿巷道 中，０ 一 ０ ７ ％ ８ ％的巷道受到采动影 响，到深部后表现更为复杂 ，巷道强烈底鼓 、围岩 变形难 以控制 ，动压影响的巷道维护状况已成为制 约煤矿集约化生产的瓶颈 。淮南矿业集团张集煤矿
工作面采动影响巷道围岩变形规律分析
收稿日期:2008-11-05作者简介:王锁锋(1962-),男,陕西风翔人,1985年毕业于陕西煤炭工业学校,工程师,现在宝鸡秦源煤有限公司从事煤矿生产技术管理工作。
工作面采动影响巷道围岩变形规律分析王锁锋,姚立春(宝鸡秦源煤业有限公司,陕西宝鸡 721202)摘 要:通过对秦源煤业有限公司戚家坡矿101综采工作面回采对巷道变形的影响实测分析和研究,系统总结出了回采工作面对周围巷道稳定性及巷道围岩变形影响规律,合理地确定了周围巷道加强支护范围,及工作面停采线位置。
关键词:采煤工作面;采动影响;实测方法;变形规律中图分类号:T D823.97 文献标识码:B 文章编号:1671-749X (2009)03-0027-030 引言戚家坡矿520石门向里60m 长巷道,位于大向斜西翼煤层底板内,60～260m 处巷道位于大向斜轴部,巷道两次见煤经过从煤层到煤层顶板再到煤层的过程,全段岩性多为炭质泥岩,局部为砂质泥岩,岩石裂隙发育,淋水大,松散易冒落。
502工作面溜子道从石门下部垂直穿过,此段巷道动压大,经过多次翻修后,围岩松动,底臌严重。
520石门向里260m 至三号石门通道全部位于底板煤层内,距煤层底板垂直高度在30m 以上,且上部的201、203、301等工作面在回采时都留有50m 石门保护煤柱,全岩段多为砂质泥岩,局部为泥质砂岩,致密较坚硬,巷道压力稳定,断面变化不大。
受N101工作面采动影响的有N101上下顺槽,北采区回风下山、北采区轨道下山及520轨道石门、N103甩道、N103联络巷等。
为研究N101工作面对周围巷道稳定性的影响,重点对520石门、北采区回风下山及N103联络巷巷道围岩变形情况进行了观测。
1 520石门回风下山及N103联络巷支护1.1 520石门巷道断面及支护方式520石门首先采用风镐等工具进行巷道断面的刷大并安装短管。
然后进行喷浆,喷浆厚度20～30mm ,以封闭住围岩表面裂隙为标准。
巷道围岩应力变化分析
巷道掘进后，围岩的原岩应力平衡状态被破坏，围岩应力重分布进入塑性状态，一方面导致塑性区扩大和两帮位移增长，另一方面使一些强度低的岩石因应力达到强度极限而破坏，随之产生裂缝或剪切位移，造成破坏岩石的大量脱落，为了保持围岩，稳定以及硐室结构的安全，在围岩稳定性评价的基础上进行支护，以改变围岩的物理力学性质，改善围岩内部的应力及应力分布，降低支承压力区的承载能力，使支承压力向围岩深部转移，从而提高围岩的稳定性。
巷道掘进时，巷道围岩压力以压应力为主，在巷道两帮和拱脚处应力较大，容易出现应力集中，导致出现片帮和巷道拱脚岩石破裂。
顶板由于卸载作用，巷道出现最大切向拉应力，并分布在顶板一定范围内，极易出现顶板岩石离层现象。
煤矿采矿动压对巷道围岩稳定的影响研究
煤矿采矿动压对巷道围岩稳定的影响研究煤炭深井开采是世界上大多数采煤国家目前和将来面临的问题。
随着开采深度的不断加大，巷道围岩的稳定性越来越差，矿压显现强烈等较多不利因素4。
尤其是巷道同时还受到来自工作面推进和回采产生的动压影响3。
由于这些不利因素会导致煤矿开采的经济指标下降，为此本文基于对某煤矿采矿巷道围岩稳定性的影响因素的深入研究，弄清这些影响巷道围岩稳定性的不利因素及其作用机理、程度和范围，为制定相应的控制对策，提高煤炭的回采率以及采场巷道的支护提供依据，对提高采矿巷道的安全性以及改善矿山整体经济效益有非常重大的意义1。
1 巷道围岩失稳破坏的特点一般情况下，深部巷道围岩的变形特征与围岩所承受的压力存在着密切关系，随着开采深度的不断加大，巷道埋深随之增大，上覆岩层的自重应力也增大，两者之间存在线性关系。
在采动应力、上覆岩层的自重应力和构造应力等多重应力的叠加作用下，超过巷道支护体系所能够承受的应力时，深部的巷道围岩的稳定性就会变得很差，甚至破坏。
正由于巷道围岩失稳破坏原因的多重性和各异性，使得巷道围岩失稳破坏的变形形态也存在差异性，因此在多重应力的共同作用下，深部巷道围岩的失稳破坏主要呈现以下几个特点：（1）顶板下沉。
由巷道上方破碎岩体自重压力、上覆岩层压力或其他地应力而引起的垂直应力，因垂直力和上覆岩层构造不同，所以沿纵向巷道的变形也存在较大的差异，成波浪状。
（2）底鼓。
底鼓的产生是由于在垂直压力作用下，底板岩石较软，岩层内有节理发育，水容易进入岩石内部，遇水后岩石单轴抗压强度降低或者是底板岩石含有膨胀性粘土矿物而遇水后膨胀，都可能出现底鼓，底板的起伏不平会影响正常运输。
（3）上帮或者下帮变形。
上帮或者下帮变形产生的原因是在垂直压力或围压力作用下，巷道两帮一帮岩石硬，一帮岩石软（或者破碎）而产生的破坏形态。
（4）两帮挤进。
在垂直应力的作用下，若两帮岩石较软或破碎，而底板岩石却又比较坚硬时就会出现两帮挤进。
施工巷道的围岩应力及来压分析
施工巷道的围岩应力及来压分析施工巷道的围岩应力及来压是施工过程中需要重点分析和考虑的问题。
在进行施工工程之前，首先需要对巷道围岩进行调查和评估，确定巷道围岩的性质、厚度、倾角等基本参数。
然后，根据巷道的设计方案和施工工艺，结合现场的实际情况，进行应力及来压分析。
巷道的围岩应力分析是指对围岩的应力状态进行研究。
一般来说，巷道围岩的应力状态可以分为两种情况：一是围岩受到一定的外力作用而形成的应力状态；二是围岩失去平衡后自身产生的应力状态。
在施工巷道中，由于施工过程中的爆破、挖掘和支护等工作会对围岩产生应力作用，因此需要对这些外力作用进行分析和评估。
巷道围岩的来压分析是指对围岩受到力的压力大小进行分析。
在施工巷道中，围岩受到上部土层、建筑物及水压力等的压力作用，这些压力会对巷道的稳定性和安全性产生影响。
因此，需要对来压力进行分析和计算，确定巷道围岩的受力情况，为巷道设计和施工提供依据。
对于施工巷道的围岩应力及来压分析，可采用数值模拟方法进行研究。
通过建立巷道围岩的数学模型，输入相关参数和边界条件，使用计算机软件对围岩的应力和来压进行模拟计算。
根据计算结果，可以评估巷道围岩的稳定性，并提出合理的支护措施和安全预警机制。
在进行施工巷道围岩应力及来压分析时，应注意以下几个方面：一是要充分考虑巷道围岩的地质条件，包括岩性、结构、断裂、节理等因素；二是要准确测量巷道围岩的应力和来压，尽可能获取真实的数据；三是要合理选择适应的数值模拟软件和方法，确保计算结果的可靠性；四是要结合施工工艺和支护措施，进行综合分析和评估。
总之，施工巷道的围岩应力及来压分析是保证巷道工程顺利施工和安全运营的重要工作。
通过合理的分析和评估，可以为巷道设计和施工提供科学依据，保障巷道的稳定性和安全性。
李雅庄矿二采区2—226工作面来压对围岩微震活动影响分析
多次 数２ 次 ， １震动 最少 次数 ｌ次 ，平 均每 ６ ３ Ｊ
日检测到震动次数１次。每天的震动频次和 ７
能量 维持 在一 个相 对稳定 的水 平 。 从微 震分 析每 次震 动的定 位坐 标来 看 ， 震动 多 集 中以 下 三个 地 方 ：其 一在 ２ ６ 空 ２采 区 上巷 七 连 贯上 方 ２ ５ ３ｍ老 顶附 近 处 ，此 部 分 震动 能 量一 般 在 ｌＯ Ｊ Ｏ Ｏ 以下 ，从 记 录信 号
３． １ 微 震事 件在 时 间上的分 布 生产 会产 生和诱 发 微震 ，井 下的生 产作 业不 同也 会表 现在监 测 数据 上 ，如图 ８。
图 ８ 采煤工作面附近 一天 内不 同时段微震 事件频 次柱状 图 图 ８为２ １ 年 ５ １ ０ １ 月 日至６ ３ 日检 测 到 月 ０
２６ ２ 回采 工 作面 附近 微 震事 件 在 一天 内不 同 时 段发生 次 数的柱 状 图 ，可 以看 Ｎ３ ６ 、 ～Ａ ８ ２ 以 及 １ ～２ 点震 动次 数 较 高 ，这些 ～１点 ８ ０ 时 段都是 交 接班 完成后 正常 生产 的时 间 ，而 交接 班和 检修 的时 段 内震动 次数 相对较 少 ， 由于李雅 庄矿 每 天生产 时 间并不 完全相 同 ， 但 是正 常采 煤的 时间震 动次 数是 检修 时 间震 动 次数 的 ２ ，说 明 回采 工作 面 的推 进 能够 倍 产生 大量 的微 震事 件 。从 图中可 以看 出 ，微 震 事件频 次 没有在 采煤 作业 时立 即增加 而是 在开 始时 处 于比较 低的 水平 说 明微震 事件存 在 一 定的 滞后 性 时 间大 致 为３ 小时 左 右 。 个 在 １点至 １点这一 时段 为本 矿交接 班时 间， ４ ６ 井 下 采 掘 活 动 减 少 ，微 震 事 件频 次 降 到最 低 。随着 井 下活动 的增 加微 震事件 频次 在 １ ６ 点至 １Ａ又 增加到 一个 水平 。 ８ ３． 工 作面矿 压显 现规 律 ２ 在 老 顶 初 次 来 压 以 后 ，随 着 工 作 面 的 推 进 ，裂 隙 带 岩 层 形 成 的结 构将 经 历 “ 稳 定— —失 稳—— 再 稳定 ”的 变化 ，这种 变化 将 呈现 周而 复始 的过程 。 由于结 构的失 稳导 致 了工作 面顶 板的 来压 ，这种 来压 也将 随着 工作 面的 推进 而呈 周期性 出现 ，因此 ， 由于 裂 隙带岩 层 周期性 失稳 而 引起的顶 板来 压现 象称 之为 工 作面顶板 的 周期来 压 。 随着 工作 面 向前 不 断推进 上覆 岩层 必然 反 复会产 生 “ 悬顶— — 断裂— —失 稳— —稳 定 ”这一 过程 ，根据 周 期来 压时顶 板状 态绘 制其 力学 模型 ，如 图 ９ 示 。 所
信息化分析煤矿采矿动压对巷道围岩稳定的影响
信息化分析煤矿采矿动压对巷道围岩稳定的影响摘要为弄清采矿动压对附近巷道围岩稳定性的影响，并为对巷道变形破坏显著地段和冲击地压的危险性预测提供依据，以某煤矿工作面开采为研究对象，建立三维数值模型，分析了采矿围岩应力演化规律；探讨了采矿动压对巷道围岩应力及应变的影响。
并且叙述动压影响底板巷道围岩控制原则，探讨高强锚网索补强支护技术，分析高强锚网索补强支护技术效果，以期对相关工作有所助益。
关键词动压；巷道；围岩稳定前言随着我国对自然资源需求的日益增加，地表资源已日趋短缺，造成露天开采陆续转为地下开采，地下矿山也向深部矿床伸展，致使煤矿深部开采成为世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题。
下面在分析煤矿开采引起的应力场演化的基础上，详细探讨了采矿围岩对巷道两帮围岩应力的影响，进而从巷道围岩应力、应变等方面对巷道变形破坏部位和冲击地压的危险性进行了预测。
1 动压影响底板巷道围岩控制原则主动支护原则。
主动支护能提高浅部围岩的残余强度，使其从单纯的载荷体转变为承载体，并与支护体相互作用形成支护—围岩承载结构共同承载，大幅改善支护状况。
提高破碎围岩强度原则。
提高破碎围岩强度主要通过表面喷浆和内部注浆两种方式。
表面喷浆可以封闭围岩，防止岩体亲水性矿物与水接触发生软化膨胀，弱化围岩强度。
同时喷射混凝土可使护表构件刚度增加，提高了锚网支护的整体效果。
内部带压注浆可以使浆液在岩体裂隙和结构面内渗透，胶结破碎岩体，提高岩体的整体性，改善围岩的物理力学性质。
高预紧力原则。
通过对锚杆（索）施加高预紧力可以使支護体在支护初期就能提供较高的工作阻力压紧锚固区围岩，防止出现离层、滑动，控制围岩扩容变形，保证在浅部围岩形成的压缩拱或压缩梁的可靠性，发挥支护—围岩承载结构的主动承载性能[1]。
2 高强锚网索补强支护技术基于动压影响巷道围岩控制原则分析，高强锚网索补强支护技术具有明显的优势，该技术由三部分组成：注浆胶结破碎岩体，提高围岩完整性；高强锚网支护在围岩浅部形成稳定可靠的基础承载结构，阻止塑性区向深部发展；高预应力锚索补强支护开发深部围岩承载能力，提高支护—围岩承载结构强度、刚度及结构稳定性。
剧烈采动影响煤巷围岩偏应力分布规律与控制
第38卷第2期2021年03月采矿与安全I••程学报Journal of Mining&Safety EngineeringVol.38No.2Mar.2021文章编号：1673-3363-(2021)02-0276-10剧烈采动影响煤巷围岩偏应力分布规律与控制王恩，谢生荣，陈冬冬，陈平，祁鹏宇，任宇新(中国矿业人学(北京)能源与矿业学院，北京100083)摘要针对多重剧烈采动影响煤巷围岩控制难题，以某矿轨道平巷为研究对象，采用FLAC30模拟上煤层遗留煤柱集中应力、本煤层邻近工作面及本工作面采动对煤巷稳定性的影响。
结果表明：上部煤层遗留区段煤柱底板存在沿煤柱边缘向底板深部呈“八”字形非对称分布的高剪应力区；随着煤柱底板深度增加，偏应力第二不变量厶值分布由陡峭双峰形向马鞍形转变，并将底板分为显著影响区(0〜16m)、一般影响区(16-30m)和弱影响区(30m以上)；相邻工作面回采过程中，超前监测面20m时顶板和两帮厶值开始增大，当滞后监测面10〜20m巷道围岩进入相邻工作面采动影响期；在本工作面超前采动影响过程中，巷道深部高厶值非均布环形分布带应力值进一步增加，范围变大，环形向逆时针旋转转移，并呈向深部转移的趋势。
基于此提出高预应力锚杆(索)与桁架锚索组合非对称控制技术且煤巷控制效果良好。
关键词剧烈采动；多煤层开采；煤巷；偏应力第二不变量；桁架锚索中图分类号TD322文献标志码A DOI10.13545/ki.jmse.2020.0445Distribution laws and control of deviatoric stress of surrounding rock in the coal roadway under intense mining WANG En,XIE Shengrong,CHEN Dongdong,CHEN Ping,QI Pengyu,REN Yuxin (School of Energy and Mining Engineering,China University of Mining and Technology-Beijing»Beijing100083,China)Abstract In view of control problems of surrounding rock in the coal roadway under multiple and intense mining,with the tailgate in a coalmine as an object,the influences of concentrated stress in the legacy coal pillar of the upper coal seam and mining in adjacent and current working faces in current seam on the stability of the coal roadway were simulated with FLAC3E>.The results have shown that1) There is a asymmetrically slanted high shear stress area along the edge of the coal pillar to the deep floor of the legacy coal pillar in the upper coal seam;2)As the depth of coal pillar floor increases,The distribution shape of value,the second invariants of deviatoric stress,shifts from steep bimodality to saddle.And the coal pillar floor is divided into three zones:significantly affected zone(0-16m), generally affected zone(16-30m),and weakly affected zone(above30m);3)During the mining of adjacent working face,J2value of roof and both sides begins to increase when it is20m ahead of the monitoring surface,and the roadway surrounding rock comes into mining influence period of adjacent working face when it is10-20m behind the monitoring surface;4)During advanced mining of current working face,the non-uniform ring distribution zone with high Ji value in deep roadway gets not only收稿日期：2020-09」5责任编辑：I)「•涛基金项目：国家自然科学基金项11(52074296):国家自然科学基金青年科学基金项11(52004286,51504259)：>1'国博士后科学基金项目(2020T130701,2019M650895)作者简介：工恩(1994-),男，||谢省庆阳市人，博士研究生，从事矿山压力与岩层控制方面的研究。
井巷围岩压力的影响因素及围岩变形位移分析
井巷围岩压力的影响因素及围岩变形位移分析◎崔明臣（作者单位：七台河市桃山区应急管理局）矿压地下岩体在没受采掘影响前即为原岩体。
由于岩体自重应力和构造应力的作用，在其内部形成的应力即为原岩应力，并且形成平衡状态，岩体不会出现变形和位移，也不会出现破坏。
采掘生产破坏了原岩应力的平衡，造成岩体内部的应力重新形成，直到新的应力平衡状态的形成，出现了巷道围岩二次应力。
如果二次应力大于岩体强度极限，就会造成岩体变形松动，出现巷道顶板的下沉、片帮冒顶、底板鼓起等地压现象。
作用于围岩和支架上的力即为地压。
1、支承压力的分布规律对巷道稳定性的影响因其岩石强度包括地质和技术条件的不同，在岩体内开掘巷道后，岩体内的应力必然重新分布，它的变形、破坏和移动的形式也各有不同。
由于受岩石强度条件的影响，特别是支架的支撑作用阻碍了破碎岩块的冒落和破碎区的向外作用，使岩体深部抵抗破坏的能力增强，并且，破碎的岩块间的摩擦力出现一定的抵抗力量。
2、井巷围岩压力及其几个影响因素井巷地压主要包括变形地压和松动地压。
而变形地压又分为弹性变形压力和塑性变形压力。
弹性变形压力是在I、Ⅱ类稳定的坚硬砂岩或灰岩中掘巷道时，巷道两侧形成的支承压力，不能产生巷道失稳。
即使受采动影响，因其岩石强度较高，巷道围岩还处于弹性变形阶段，维护容易。
对支护形式的选择、支架参数的确定、支护施工的管理的要求不严，所以，弹性变形压力不是支护的对象。
原岩应力是导致围岩压力的根本原因，而它并非直接原因，支承压力才是导致巷道变形的直接原因。
因此，减小应力集中和防止采动影响是控制变形压力的直接关键性措施。
松动地压与变形地压不同，它是松动岩体的重量直接作用于支护结构上的荷载。
断面形状的巷道，都显现顶压大而侧压小，底部不显现。
出现松动地压的原因有地质和施工两种因素，地压在各种地层中都会发生。
在围岩为不稳定的煤、泥质砂岩或断层破碎带时，就是及时支护，也不可能阻止围岩移动和破坏，难以保证巷道稳定性。
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收稿日期:2010 12 21基金项目:国家自然科学基金资助项目(50978251);江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(CX10B_138Z)通讯作者:杜晓丽(1977-),女,博士研究生,主要研究方向为岩土工程和防灾减灾工程.E mail:dxleve@第33卷 第1期2011年2月三峡大学学报(自然科学版)J of China T hree Go rg es U niv.(N atural Sciences)V ol 33N o.1Feb 2011采矿动压对附近巷道围岩应力影响的分析杜晓丽1,2 宋宏伟1,2 陈 杰1,2(1.中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州 221008; 2.深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 221008)摘要:为弄清采矿动压对附近巷道围岩稳定性的影响,并为对巷道变形破坏显著地段和冲击地压的危险性预测提供依据,以某矿工作面开采为研究对象,建立三维数值模型,分析了采矿围岩应力演化规律;探讨了采矿动压对巷道围岩应力及应变的影响.研究表明:采场应力数值逐渐增大,应力集中区域自临空面向周边扩展、向前推进、且连续变化;掘进进度相同时,右帮围岩应力数值和增加梯度大于左帮围岩;同一选取路径上,右帮围岩应力呈阶梯状变化,而左帮的围岩应力呈规则状的曲线变化;采动动压引起巷道围岩应力集中,围岩中积聚的弹性变形能增加,具备发生冲击地压的内在条件.关键词:采矿动压; 应力集中; 冲击地压; 巷道稳定中图分类号:TU 457 文献标识码:A 文章编号:1672 948X(2011)01 0051 04Analysis of Effect of Dynamic Mining Pressure onSurrounding Rock Stress of Nearby EntryDu Xiaoli1,2Song Hongw ei1,2Chen Jie1,2(1.School of M echanics &Civ il Engineering ,China Univ.of M ining &Technolo gy,Xuzhou 221008,Chi na;2.State Key Labo rato ry for Geo mechanics and &U nder ground Eng ineer ing,Xuzhou 221008,China)Abstract In order to understand fully the effect of dynam ic mining pressure on the entry stability,and pro v ide the basis for lo cating the entry section w here form ation and break are considerable and forecasting the de g ree to w hich im pact ground pressure takes place,the evolution law on entry surrounding stress due to actual mining is analyzed aiming at a special m ining face by a 3D numerical mo del.Besides,the effect of dy namic mining pressure on the stress and strain is discussed.T he analysis and discussion show the fo llow ing facts.The sto pe stress increases g radually in m agnitude,and the stress co ncentratio n ar ea ex tends from the free face,and m oves ahead,and changes continuously.T he surrounding rock stress in the r ig ht w all is g reater in magnitude and in chang ing g radient than that in the left wall w hen the entry is driven at the same r ate.The stress curv e chang es in stag es in rig ht w all;but regularly in the left w all on same picked path.T he dy namic mining pr essure results in stress concentration in entry surrounding ro ck;and the stress concentration makes the elastic deformation energy sto red in the surrounding rock increase,w hich lead probably to the internal condition under w hich the impact g round pressure appears in the sur rounding ro ck.Keywords dynamic mining pr essure; stress concentration; impact gr ound pr essure; entry stability随着我国对自然资源需求的日益增加,地表资源已日趋短缺,造成露天开采陆续转为地下开采,地下矿山也向深部矿床伸展,致使煤矿深部开采成为世界上大多数主要采煤国家目前和将来要面临的问题[1 2].从开采环境看,采深的增加将导致煤层顶底板压力增大,对煤层的夹持作用更加明显;从采动作用而言,开采活动打破了原有的应力平衡,导致采场三维空间中的宏观应力场与能量场的重新分布,这种应力场与能量场的动态演化与发展必然为动力灾害的孕育、发生和发展创造条件.目前,国内外学者对采煤工作面围岩移动特征、基本顶的周期来压、工作面上覆岩层移动规律等方面已进行了大量研究[3 9],取得了众多成果.但这些研究主要聚焦上覆岩层的"三带"和回采空间周围的煤柱区域,而对采矿动压引起巷道围岩变形破坏的研究成果尚不多见.统计资料表明:与其它岩土工程领域相比,煤矿巷道的围岩稳定性80%都受到采动动压的强烈影响[10 11],而巷道内的冲击地压灾害多是采掘活动的结果[12 13].为了弄清巷道变形破坏的主要原因,特别是煤岩产生冲击地压的危险性,本文以某煤矿2采区回采为例,建立数值模型,在分析煤矿开采引起的应力场演化的基础上,详细探讨了采矿围岩对巷道两帮围岩应力的影响,进而从巷道围岩应力、应变等方面对巷道变形破坏部位和冲击地压的危险性进行了预测.1 数值模拟对象及建模过程义马千秋煤矿已延伸到平均980m 的二水平,目前正在采用回退式长臂开采法加紧回采宽200m 、长1000m 、煤层厚度12m 的2工作面.在采矿围岩和高地应力的复合作用下,导致距离采区边缘70m 处的巷道(宽6.3m ,高4.8m)存在围岩变形破坏、片帮底鼓和冲击地压等严重的问题.根据该矿剖面1和钻孔柱状图[14],采用ANSYS 大型数值模拟软件系统建立长1200m 、宽626m 、高1350m 的三维模型,并在模型内部布置2采区和直墙拱形的巷道.考虑到采空区围岩自然冒落的特点,假定初次周期来压后采空区上部围岩以自然拱形冒落,冒落高度为采煤高度的3倍.由于该矿岩体的形状比较规则、表面平整、产状平缓、岩体本身没有经受较大的构造作用,故文中只考虑岩体自重应力.为模型材料尽可能符合实际,模型中所有都使用so lid65固体材料,网格划分时采用四节点四面体单元,开挖模型侧面边界限制水平移动,底面边界限制垂直移动,岩体力学参数和计算模型分别如表1和图1所示.表1 模型岩体的力学参数岩性名称岩层厚度H /m 弹性模量E /GPa 泊松比密度/(kg m -3)粘聚力/M Pa 内摩擦角/ 上覆岩层86420.90.202550 1.526细砂岩6025.60.222600 1.723粉砂岩4022.50.242500 1.624煤12 3.10.3013000.528砂质泥岩5016.30.252440 1.030中砂岩30035.00.1827001.5625模型计算采用DP 强度准则,分为8种工况进行计算:即先求解原岩应力,再利用生死单元模拟技术分别计算开挖水平巷道和2采区(开采进度依次为:距离开切眼30m 、80m 、180m 、330m 、530m 、800m).2 回采工作面应力演化规律分析地下岩体在采动以前,由于自重作用其内部产生应力,原岩体处于应力平衡状态.矿山采掘活动扰动引起应力重新分布,再次形成新的应力平衡.因此,采掘活动引起的围岩应力变化和破坏状况,可用图2采场mises 应力来反映.52三峡大学学报(自然科学版) 2011年2月对比分析采煤工作面依次向前推进30m、80m、180m、330m、530m、800m的应力场,发现应力在演化过程中存在以下规律:!应力随着采场工作面推进具有逐步向周边扩展、向前推进、连续变化的特点;∀最大应力值随开采进度的增大而增加,最值点亦随着推进距离的变化而改变;#随工作面应力向周围岩体的转移,巷道围岩应力在数值和影响范围上具有自西向东不断增加和延伸的趋势.3 巷道围岩应力应变及破坏原因分析3.1 巷道两帮围岩应力变化分析为便于提取反映大巷两帮围岩应力的数据,文中以图3中的1、2两条直线为大巷左右两帮围岩应力的提取路径.图4为巷道两帮选取路径上的垂直应力与开掘进度的变化关系,对比分析图4(a)巷道右帮和图4(b)巷道左帮的应力变化具有以下共同特征: !巷道开挖引起距离两帮30m内的围岩应力集中明显,最大围岩应力值位于巷道两帮,最大值比原岩应力增加了2M Pa;∀工作面推进到距离开切眼180m 段,巷道两帮的围岩垂直应力虽有增大的趋势,然而由于工作面远离选取剖面,选取路径上的应力变化增加幅值较小;#工作面推进到距离开切眼330~800 m段,围岩垂直应力出现大幅度增加,但采煤工作面由330m推进到550m,围岩垂直应力增加梯度较工作面由550m推进到800m时明显要大.由此可推知,在超前或落后于工作面约110m的范围内形成的采动动压对轨道巷道围岩应力的影响非常突出,而大于超前或落后于工作面约110m,则巷道垂直应力变化将急剧减小.从图4中还可观察到采矿矿压对巷道两帮围岩应力影响的差异.显然,除同一推进距离下,沿巷道轴向任意点的右帮围岩变形量均大于左帮外;右帮围岩的垂直应力曲线由左到右呈现出先缓慢增加,后急剧增加化,再缓慢增加的阶梯状变化,而左帮围岩垂直应力由左到右而呈规则的曲线变化.3.2 巷道轴向两帮围岩应力和变形分析为弄清开拓巷道变形破坏的原因,特别是近距离工作面开采时,巷道产生冲击地压的危险性,下文将进一步分析沿巷道轴向的围岩应力、应变分布规律.图5为工作面回采后,沿巷道轴向上的两帮围岩应力和变形状况.由图5可知,!采矿围岩作用下,采矿动压引起轨道巷道右帮围岩的应力曲线和变形曲线较左帮围岩的更不规则、且应力数值要大;∀巷道右帮的围岩应力和变形呈现一致性变化,即围岩应力大的地方围岩变形亦大,而左帮围岩应力与变形这种关系不明显.#沿轨道巷道轴向320m处,右帮围岩应力和变形最大,其最值分别为39M Pa和7.5mm;在280~53第33卷 第1期 杜晓丽等 采矿动压对附近巷道围岩应力影响的分析340m 段,右帮围岩应力集中、围岩变形较严重;不论是巷道右帮和左帮,巷道东西两端的围岩应力和变形都最小.3.3 巷道轴向顶板应力和位移变化分析图6为巷道顶板轴向的顶板竖向位移和垂直应力曲线.由图6(a)可知,回采后沿轨道巷道轴向280m 处的顶板竖向位移最大,其值为0.38m,相对于开挖前的0.33m 而言,采矿围岩引起的巷道顶板位移增加量为15%.由图6(b)可知,采矿围岩压力引起轨道巷道围岩最大应力值增量为7.4M Pa,最小应力值增量为2.6MPa;巷道顶板围岩应力和变形分别比增加未回采时增加了28%和10%.由图5还可知大巷左帮应力应变变化趋势基本一致,均存在波动现象,分析原因在于采动动压频繁作用于巷道,导致巷道两帮围岩变形不协调的缘故.综上研究表明,该矿2采区开采引起回采空间周围岩层应力重新分布,不仅在回采空间周围的煤柱上造成应力集中,而且它形成的应力集中将随着开采距离的增加而不断向巷道演化,导致巷道围岩应力集中、巷道变形破坏加重.但增加的围岩应力主要以弹性变形能储存在巷道围岩中,这就为巷道冲击地压的发生创造了充要条件.4 结 论(1)采区工作面推进过程中,采场应力具有数值不断增加,应力集中区域自临空面向深部围岩扩展、向前推进、连续变化的演化规律;巷道围岩应力在数值和影响范围上亦有自西向东不断增加和延伸的趋势.(2)巷道两帮围岩垂直应力随工作面推进距离的增大而增大.同一开采进度下,右帮围岩应力数值和增加梯度大于左帮围岩;同一路径上,右帮围岩应力曲线呈阶梯状变化,而左帮的围岩应力呈规则状的曲线变化.(3)采矿动压导致巷道右帮围岩的变形曲线较左帮围岩更不规则、且变形量大.特别是沿巷道轴向280~340m 段,巷道右帮围岩的变形严重.(4)巷道围岩应力集中,且集中的应力主要以弹性变形能的形式储存在巷道围岩体内,这就为冲击地压的发生创造了内在条件.参考文献:[1] 朱刘娟,果红喜,陈俊杰.煤矿深部开采存在的问题及对策探讨[J].煤炭技术,2007,26(6):146 147.[2] 何满潮,谢和平,彭苏萍,等.深部开采岩体力学研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(16):2805 2811.[3] Salamo n M D G ,Y ang G uolin.T he Seam Elem entM et ho d,P redictio n o f Subsidence Due to Co almining [R ].T hird Wo rkshop o n Surface Subsidence Due to U nderg round M ining ,1992.[4] 钱鸣高.岩层控制中的关键层理论研究[J].煤炭学报,1996,21(3):225 230.[5] 钱鸣高,茅献彪,缪协兴.采场覆岩中关键层上载荷的变化规律[J].煤炭学报,1998,23(2):135 139.[6] 茅献彪,缪协兴,钱鸣高.采动覆岩中关键层的破断规律研究[J].中国矿业大学学报,1998,27(1):39 42.[7] 苏仲杰.采动覆岩离层变形机理研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2001:47 48,57 58.[8] 马庆云,赵晓东,宋振骐.采场老顶岩梁的超前破断与矿山压力[J].煤炭学报,2001,26(5):473 477.[9] 徐圆圆,于光明,力场江,等.动覆岩的叠层板 卸荷拱模型研究[J].采矿安全与保.2006,33(3):7 10.[10]陈炎光,陆士良.中国煤矿巷道围岩控制[M ].徐州,中国矿业大学出版社,1994.[11]马念杰,侯朝炯.采准巷道矿压理论及其应用[M ].北京:煤炭工业出版社,1995.[12]O rtlepp W D.H ig hg ro und Displaeement V elo eities Assoeiat ed w ith Rock Burst D amag e [A ].In:YangC,ed.R ock burst and Seismicit y in M ines[C].R otter dam:A.A.Balkema,1993:101 106.[13]窦林名,何学秋.冲击矿压防治理论与技术[M ].徐州:中国矿业大学出版社,2001.[14]刘长武,余 建.三维采矿物理模拟实验装置主要设计参数研究[J].岩土力学,2003,24(s):325 328.[责任编辑 周丽丽]54三峡大学学报(自然科学版) 2011年2月。