深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术
地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术
地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术地质构造区是指具有特定的地质构造特征的煤矿区域。
地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术是煤矿开采过程中的关键技术之一，对保证矿井的安全稳定和高效开采具有重要意义。
本文将对地质构造区巷道掘进及回采围岩控制技术进行详细阐述。
一、地质构造特征及影响因素地质构造特征是指地质构造对煤层和围岩性质形成的影响。
常见的地质构造特征包括断层、褶皱、岩体结构等。
这些地质构造特征会导致煤层和围岩的变形、断裂、滑动等现象，进而影响巷道的稳定性和开采效果。
地质构造特征对巷道掘进及回采围岩控制技术的影响主要有以下几个方面：1. 地应力分布不均匀：地质构造的存在导致地应力分布不均匀，使得煤层和围岩的应力状态复杂多样，增加了巷道开挖和围岩控制的难度。
2. 煤层倾角和变形：地质构造引起的煤层倾角和变形会导致巷道的变形和破坏，增加了巷道围岩控制的难度。
3. 地质构造带：地质构造带是地质构造的显著特征，具有较大的空间扩展性和影响范围。
在地质构造带附近进行巷道掘进和回采时，需特别注意围岩的稳定性，采取相应的支护措施。
二、巷道掘进技术1. 顺层巷道开挖：在地质构造区进行巷道开挖时，优先选择顺层巷道。
顺层巷道开挖相对较容易，可减少地质构造带的影响。
2. 断层横越巷道：在遇到断层时，可以选择横越断层开挖巷道的方式。
通过在断层两侧设置悬索锚杆或盘状锚杆支护，保证巷道的稳定。
3. 导坑法：在遇到较大的断层时，可以采用导坑法进行巷道掘进。
导坑是一种预先探测断层情况的方法，通过导入小断层，探测地质构造带的性质和变形情况，为后续巷道掘进提供参考。
三、回采围岩控制技术1. 安全巷道：在地质构造区进行煤层回采时，需要设置安全巷道以确保矿工的安全。
安全巷道要远离断层和其他地质构造带，采取坚固的支护措施，保证矿工在紧急情况下的疏散通道。
2. 支护措施选择：对于需要支护的巷道，应根据地质构造的特点选择合适的支护措施。
常用的支护措施包括锚杆、锚网、喷锚、打炮锚等。
最新矿井围岩控制16
<27
<0.2
抗剪断峰值强度（结构面）
内摩擦角φ 粘聚力C
（°）
（Mpa）
>37
>0.22
37～29 0.22～0.12
29～19 0.12～0.08
19～13 0.08～0.05
<13
<0.05
一、巷道围岩应力及变形规律
2）巷间岩柱的稳定性
经验公式Obert-Dwvall/Wang （1967）
矿井围岩控制16
一、巷道围岩应力及变形规律
1、受采动影响巷道的围岩应力 1）原岩体内掘进巷道引起的围岩应力
圆形巷道围岩弹性变形应力分布
圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布
p-原始应力；σt-切向应力；σr-径向应力； pi-支护阻力；a-巷道半径R-塑性区半径； A-破裂区；B-塑性区；C-弹性区；D-原岩应力区
二、受采动影响巷道矿压显现规律
1、巷道位置类型
（1）与回采空间在同一层面的巷道称为本煤层巷道，分析本煤层巷 道位置时，仅考虑回采空间周围煤体上支撑压力的分布规律，可作为 平面问题处理。
一、巷道围岩应力及变形规律
4、受采动影响巷道的围岩变形
（1）巷道围岩变形量的构成
巷道围岩变形量包括巷道顶板下沉量、底板鼓起量、巷帮移近量、深 部围岩移近量等。巷道底板移近量是指巷道中心线高度减少值，两帮 移近量是指巷道沿腰线水平的减少值。巷道围岩变形量主要由掘进引 起的变形，回采引起的变形以及采掘影响趋向稳定后的围岩流变组成。 由于开采深度、围岩力学性质和结构以及支护等巷道边界条件不同， 巷道围岩变形量和变形速度有很大差异。
实测资料表明：原岩应力场内铅直应力基本上等于上覆岩层重量， 而由于构造应力的存在，水平应力普遍超过金尼克假设的数值，水 平构造应力一般为铅直应力的0.5～5.5倍，在地质条件复杂地区甚 至更高。构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的方向 性和区域性。
深部高应力巷道围岩力学特征及稳定性控制技术
深部高应力巷道围岩力学特征及稳定性控制技术乔卫国;宋伟杰;林登阁;吴多华【摘要】针对九龙煤矿－890m进风行人大巷复杂的工程地质情况，巷道断面较大且高应力作用显著，现已发生严重变形破坏。
通过FL AC3D数值模拟对巷道围岩的力学特征进行定量分析，获得深部高应力巷道应力、应变演化特征，结合巷道周边围岩的成分分析、力学实验结果，基于FLAC3D对比优化深部高应力巷道联合支护方案，探究支护结构、支护参数的可靠性，提出以锚杆、锚索为核心的锚网索喷联合支护方案。
在巷道开挖后进行矿压观测，进一步验证支护方案以及数值模拟结果的合理性，并实时监测围岩的变化特征。
工程实践表明，在深部高应力巷道中采用锚网索喷联合支护，巷道的整体性与稳定性得到有效改善，围岩受力更趋稳定，变形得到有力控制，为煤矿的安全高效生产提供了技术支持。
%Specific to Jiulong Coal Mine - 890 meters air inlet pedestrian roadway has serious deformation and destruction due to its complicated engineering geological conditions ,large chamber cross section and significant effects of high stress .The paper carried out quantitative analysis of the mechanical characteristics of surrounding rocks of roadway through FLAC3D numerical simulation to obtain deep high‐stress roadway stress and strain evolution characteristics ,combining with composition analysis ,mechanical test results of surrounding rocks of roadway .Based FLAC3D contrast optimization deep and high stress roadway combination support programs ,explore supporting structure ,supporting the reliability parameters , the author proposed the wire rope combined supporting scheme taking the anchor bolt and anchor cable as the core .Making themine pressure observation after the roadway excavation ,further verify the rationality of the supporting scheme and the result of numerical simulation ,and monitoring the variation characteristics of surrounding rock .Engineering practice shows that adopting the bolt‐anchor‐shotcrete‐mesh combined supporting scheme in the deep roadway under high stress ,to effectively improve the integrity and the stability of the roadway .The surrounding rock stress becomes more stability ,and the deformation gets more effective control ,providing the technical support for the safety and efficient production in the coal mine .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P92-95,100)【关键词】高应力;锚网索喷;联合支护;数值模拟;定量分析【作者】乔卫国;宋伟杰;林登阁;吴多华【作者单位】山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266590; 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266590;山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266590; 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266590;山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266590; 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266590;山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266590; 山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD353随着人类对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态[1]。
深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术
（ 上接 第 １ ４ ３页） 进行 线损分级管理和控制 ． 同时明确责任主体 ， 以有 分析跟踪 ． 找出原 因降损 。对于供 电所来说 ． 主要是对 ｌ Ｏ ｋ Ｖ线路的管 必须将责任分解 到班组或个人 效控制 线损 ， 另外 ． 可 以快速查 找线损波 动和异常 的原因 ． 并进行 分 理 ． 析， 其核心如下。 （ ５ ） 线损分 台区管 理 ， 其主要 目的是 统计 每个 ０ ． ４ ｋ Ｖ台区的损耗 ， （ １ １ 线损异 常分析与控制 线损四分 分析要按 照定量分析与定性分 杜绝 Ｏ ． ４ ｋ Ｖ低压用户电量的跑 、 冒、 滴、 漏 。对于分 台区管理必须将 责 析相结合 ． 以定量分析为主原则 重点分析指标完成情况 ， 统计线损与 任分解到班组或个人 ． 实行线损 台区承包制考核到人 ． 杜绝 电量 的跑 、 计划 、 同期及理论线损 比较分析 ， 线损 波动原 因分析 分 区异常是指分 冒、 滴、 漏 。一般情况下 ， ０ ． ４ ｋ Ｖ客户数 量较大 ． 在供 电企业中所 占损耗 区线损率 同比或环 比数值变化超过正负 １ 个 百分点 ： 分线异常是指城 比重最大 ． 是降损增效最关 键的部分 网ｌ Ｏ （ ６ ） ｋ Ｖ有损线损率（ 含变损 ） 大于 ５ ％． 农网 ｌ Ｏ （ ６ ） ｋ Ｖ有损线损 率（ 含 （ ６ ） 实行定期 和不定期 的营销检查活动 查违章用 电， 及 时纠正营 变损１ 大于 ７ ％． 同比或环 比数值变化超 过正负 １ 个百分 点 ： 分 台区异 业差错 ， 严厉打击窃电行 为 ． 窃电户要严格按规定处理 ． 检查 活动要有 有分析 、 有措施 经常检查低压线路 ， 提高线路绝缘水平 ， 及时修 常是指城 网低压 台区线损率大于 ８ ％． 农 网低压 台区线损率大于 １ １ ％： 记 录、 同比或环 比数值变化超过正负 １ 个百分点 线损异常处理必须按闭环 剪低压线路下的树木 ． 防止风雨 天气造成对地放 电或相 问短路 损耗 电 管理原 则进行 ， 明确异常原因和处理流程 ． 落 实处理 措施 、 责任部门和 量 。对高损耗和总保护器频 繁跳闸的台区进行重点检查。
巷道围岩稳定性及控制技术
组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作用机理，但在分析过程中没有深入考虑围岩－支护的相互作用，只是将各支护结构的最大支护力简单相加，从而得到复合支护结构总的最大支护力，缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步分析探讨，计算也与实际情况存在一定差距，一般不能作为准确的定量设计，但可作为锚杆加固设计和施工的重要参考。
三、巷道支护机理
围岩强度强化理论
中国矿业大学候朝炯教授等在已有研究的基础上，提出巷道锚杆支护围岩强度强化理论。该理论基本内容如下： (1)锚杆支护的实质时锚杆与锚固区域的岩体相互作用组成锚固拱，形成统一的承载结构； (2)锚杆支护可提高锚固体的力学参数，如弹性模量、粘聚力、以及内摩擦角等参数，改善被锚固岩体的力学性能； (3)巷道围岩存在破碎区、塑性区以及弹性区，锚杆锚固区内岩体的峰值强度、峰后强度及残余强度均能得到强化； (4)锚杆支护可以改变围岩应力状态，增加围压，并且提高围岩承载能力，改善巷道支护状况； (5)围岩锚固体强度提高后，可减小巷道周围的破碎区、塑性区范围和巷道表面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于巷道围岩的稳定。 围岩强度强化理论强调巷道松散围岩的峰后特性，及锚杆对峰后强度围岩的力学性能的改善作用，它揭示了锚杆支护对提高围岩峰值强度和残余强度的作用。
（四）、巷道支护理论学说
三、巷道支护机理
悬吊理论
该理论认为：锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软岩层悬吊在上部较稳定的岩层上，以增强较软弱岩层的稳定性。它所依据的是这样一种认识：井下巷道开挖后，巷道上方的岩层会发生弯曲下沉。如果不及时进行支护，层状直接顶会与老顶发生分离并会发生冒落。在这种情况下，顶板锚杆通过其张力将直接顶“钉”在具有自承能力的老顶上，锚杆需要承受被悬吊岩层的自重。
深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术
深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术【摘要】本测试采用理论分析、试验室试验、数值模拟和现场原岩应力实测相结合的综合研究方法，深入研究了陈蛮庄煤矿原岩应力分布规律及原岩应力与支护系统的关系。
【关键词】深井巷道；地应力；分布规律测试；控制技术0 工程概况根据原岩应力测点布置的基本原则，依据陈蛮庄煤矿井下的开拓布置情况，在现有巷道揭露范围内选择了四个测点进行原岩应力实测，编号分别为CMZSC-1、CMZSC-2、CMZSC-3、CMZSC-4，测点绝对深度941.7m。
实测表明最大水平应力方向与巷道掘进方向的夹角较大，最大水平应力对巷道稳定性影响较大。
根据实测的原岩应力，采用数值模拟方法进一步探求原岩应力与锚杆支护强度的关系，为巷道支护提供科学依据。
支护系统的成功关键是锚杆支护参数设计要合理，支护参数包括锚杆长度、锚杆间排距、锚杆直径、锚杆型号等。
巷道围岩松散破碎范围是决定锚杆长度的重要因素，原则上讲，锚杆的长度应该足以锚固到松散破碎范围以外的一定深度。
1 支护系统数值模拟分析采用大型岩土类三维分析软件3D-FSM·DDM间接边界元数值系统对巷道开挖后，对采用不同支护方式巷道的围岩力学特征进行数值模拟，具体数值计算模型及方案如下：根据原岩应力第一测点（CMZSC-1）的地质条件，建立测点周围西翼回风大巷的数值计算模型。
巷道断面为直墙半圆拱形，其形状尺寸断面净宽为4.0m，净高为3.6m。
方案1采用锚网喷支护（断面布设14根Φ18mm×1.8m锚杆），方案2采用锚网喷+锚索支护（断面布设14根Φ20mm×2.4m锚杆，同时增加3根Φ17.8mm×6.3m锚索）。
考虑到边界效应和计算速度因素，最终计算模型长度为20m，模型共有720个单元，378个节点。
方案1每个断面布设14根（Φ18mm×1.8m）锚杆，锚杆共有1680个单元，1960个节点；方案12每个断面布设14根（Φ20mm×2.4m）锚杆+3根（Φ17.8mm×6.3m）锚索，锚杆共有1680个单元，1960个节点，锚索有360个单元，480个节点。
深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术
深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术摘要：随着我国煤矿开采深度的不断增加，围岩控制及支护技术成为深部巷道开采的聚焦点。
因此，本文首先简要的阐述了煤矿深部巷道围岩条件及变形特点，然后重点分析了煤矿深部巷道围岩稳定性控制措施。
关键词：深部巷道；控制措施；技术1 煤矿深部巷道开采特点深部巷道围岩条件比较复杂，只有充分了解深部巷道围岩性质的变化才能因地制宜，进行有效的围岩控制。
深部巷道围岩开采过程中会表现出如下特点：与上部围岩相比，深部开采巷道围岩密度增加，围岩变硬；开挖前，岩体处于三向受力状态下，由于巷道掘进后，周围岩石被开挖，相当于卸载，致使其压力释放，岩体容易破碎，导致围岩强度有所下降，出现大量细微裂缝，围岩软化。
开采巷道的变形特点：（1）由于巷道开挖后，围岩会发生卸载现象，岩体能量突然得到释放，使得围岩塑性区和破碎区范围加大，巷道两帮移近量大，继而两帮高应力传到底板，巷道底鼓严重；巷道变形易受扰动，对外部环境影响反应十分灵敏，外部作用发生变化变化，巷道应力、变形均会出现显著改变。
（2）巷道围岩变形的时间效应。
初期来压时比较快、变形也非常显著，如果不采取科学有效的支护措施，极易发生冒顶、片帮等现象，当围岩变形稳定后，围岩则长期处于流变状态。
（3）巷道围岩变形的空间效应。
深井巷道来压方向大多表现为四周来压，不仅是顶板、两帮发生明显的变形和破坏，而且底板也会出现较强烈的变形和破坏，如果不对底板采取有效控制措施，巷道则会发生严重底鼓，而强烈底鼓则会加剧两帮和顶板的变形和破坏。
（4）巷道围岩变形的冲击性。
在有明显的冲击倾向性的巷道中，围岩变形有时并不是连续、逐渐变化的，而是突然剧烈增加，这就导致了巷道断面迅速缩小，具有强烈的冲击性。
2 深部煤矿地区地应力测量与分析方法目前我国各大煤矿区对深部煤矿地区的地应力场的分布特征缺乏清晰、准确的认知，在系统认识方面也有所不足。
目前可直接在深部煤矿地区地应力场分布研究过程中进行使用的数据仍然不足，很多煤矿深部井下工程如支护问题以及冲击地压防治问题等等，在过去较少考虑到地应力以及地应力场这组重要参数。
深井开采巷道围岩控制技术及应用
深井开采巷道围岩控制技术及应用【摘要】随着矿井开采深度的增加，煤岩体承受的地应力不断升高，深部围岩的物理力学性质较浅部存在差异，浅部巷道的围岩控制理论很难适用在深井高地应力条件下的深井巷道。
结合深井巷道围岩的特点，对巷道围岩的变性特征及围岩支护加固技术进行论述，提出了改善围岩受力状态、加强关键部位支护、联合支护的巷道围岩控制方法。
【关键词】深井开采；高地应力；巷道围岩控制；支护加固；联合支护绪论我国的能源结构中，煤炭占据约70%的比例，在今后相当长的时间内，煤炭在我国的经济和社会发张中仍具有不可替代的作用。
长期的开采活动，使得浅部煤炭资源日益匮乏，进入深部开采的矿井数量逐年增加，据统计埋深大于1000m 的煤炭储量占我国煤炭总储量的50%以上。
随着开采深度的不断增加，地应力不断增大，煤岩体所处的环境较为复杂，导致了深井开采巷道围岩变形严重，收敛变形速度快，巷道的稳定性差，难于维护。
进入深部开采环境后，巷道受到高地应力、构造应力、高围压、高孔隙水压作用，巷道围岩赋存环境与浅部开采条件相比发生显著变化，使得巷道围岩在强度和变形性质上与浅部有着明显的差别。
因此，对深部开采巷道开挖后围岩变形破坏特征以及对其围岩控制技术进行研究显得尤为迫切。
1 深部巷道矿压显现的特点（1）巷道围岩应力普遍超过巷道围岩强度，特别是在煤层巷道和软岩巷道中，无论是大巷还是采准巷道，矿压显现都比较强烈。
随着采深的增加，巷道围岩的物理和力学性质对巷道矿压显现的影响程度随之增大；（2）巷道变形持续时间长，在巷道掘进和回采过程中，在采动应力的作用下巷道围岩剧烈变形，难以维护，且当应力运移趋于平缓时，巷道围岩的流变仍在不断继续；（3）深部巷道压力具有来压迅猛，围岩变形和压力大，且巷道四周同时来压，以及底板臌起强烈等特点。
随采深加大，巷道底板更易于臌起，而且底臌量在顶底板移近量中所占的比重越来越大。
2 深部开采巷道围岩变形破坏现象随着我国煤炭开采强度的增大，开采深度越来越大，矿山井巷道工程及开采作业环境的地应力和构造应力趋于复杂。
千米深井高应力区域巷道围岩综合控制技术研究与应用
千米深井高应力区域巷道围岩综合控制技术研究与应用发布时间：2021-05-21T07:19:36.776Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：邹沙沙[导读] 近年来,深部高应力巷道的稳定性研究受到广泛关注,很多学者都针对高应力软岩巷道变形破坏机理与控制对策进行了较系统的研究,但由于各矿区情况千差万别,研究这类围岩的变形机理与控制原理应遵从实际情况。
皖北煤电集团朱集西煤矿安徽省宿州市 234000摘要：随着煤矿采掘逐渐向深部转移，地应力明显增大，同时受工作面回采动压影响，巷道变形快、变形量大，现有巷道围岩控制技术已不能满足安全生产需要。
针对这一情况开展深部巷道围岩综合控制技术研究十分必要，通过深部巷道围岩综合控制技术研究，减小巷道变形程度，确保巷道围岩控制质量和效果，延长巷道服务年限。
鉴于此，文章结合实际，重点就千米深井高应力区域巷道围岩综合控制技术研究与应用进行研究分析，以供参考。
关键字：千米深井；高应力区域；巷道围岩；综合控制技术引言近年来,深部高应力巷道的稳定性研究受到广泛关注,很多学者都针对高应力软岩巷道变形破坏机理与控制对策进行了较系统的研究,但由于各矿区情况千差万别,研究这类围岩的变形机理与控制原理应遵从实际情况。
根据采场巷道的变形破坏机理,提出了深部高应力采场巷道以预应力锚索为核心的综合控制技术，该技术已在深部采场巷道得到应用并获取得了显著成效,为探索深部高应力采场巷道的控制技术探索出一条途径。
1千米深井高应力区域巷道围岩综稳定性的影响因素第一，地质条件。
矿山地质条件包括矿岩体性质、节理裂隙发育程度、产状、矿区断层、剪切破碎带、矿岩接触带以及地下水等。
地质条件是矿体在成矿过程中以及成矿后的历次地质构造运动的产物,与成矿构造运动和后期作用密切相关；第二，赋存环境。
巷道工程赋存环境主要包括应力环境、地下水环境和温度环境，深部采场巷道的赋存环境主要是考虑应力环境。
与其他隧道和水电等地下工程不同,巷道围岩的应力场不仅取决于原岩应力,而且还与采场应力环境密切相关,即巷道的应力环境是原岩应力与采动应力的叠加后的应力环境；第三，工程因素。
深井巷道围岩控制
巷道两帮下沉引起底鼓：两帮下沉、底角破坏，水平应力挤压，底 板浅部鼓起，顶板下沉、离层 。
（a）
（b）
图1 两帮下沉与底鼓关系
（a）——东庞矿（中硬岩）；（b）——黄塘岭矿（软岩）
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4. 围岩控制的基本途径
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4.1 影响巷道围岩稳定性的因素
围岩强度、岩体应力、支护技术 这也是巷道围岩控制的三个基本途径。
软岩的分类
低强度软岩 膨胀性软岩 高应力软岩 节理化软岩 复合型软岩
可见，判断是否是软岩应从应力和岩性两方面考虑。 当岩性软弱时，应力不大围岩同样会破坏。
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深井软岩成为重点
我国国有大中型煤矿开采深度每年约以15m的速度向深部 增加。一些老矿区和缺煤矿区相继进入深部开采阶段。
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注浆效果
表5 权台矿（深度680 m）注浆前、后对比
对比项目 注浆前 注浆后
岩石质量指标RQD（%） 9.1 96.7
钻孔测定强度（MPa） 14.7 22.5
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5. 锚杆、锚索支护系统
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5.1 围岩强度强化理论
5.1.1 背景
（1）传统的悬吊、组合梁、组合拱理论及计算是针对弹性 状态的完整岩体；
由于开采深度的加大，岩体应力急剧增加，地温升高，当 岩体应力达到甚至超过岩石抗压强度时，有关岩体力学科 学与工程的若干问题由量变逐渐发生质的变化，造成资源 开采的极端困难，并引发矿井重大安全事故危险性增加， 严重威胁矿井的安全生产。
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深部开采的主要严重问题
1）井巷维护困难、维护费用高，影响生产； 2）采场顶板破碎，冒顶事故的危害增大； 3）凿井困难增加，提升等井筒设备不能适应深井的需 要； 4）冲击矿压、煤与瓦斯突出危险加大； 5）地温升高，恶化生产环境，影响生产； 6）瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危险加大； 7）矿井水压力和涌出第量4页增/共加58页，突水事故的危险性加大
地应力分布规律及其对巷道围岩稳定性影响研究
地应力分布规律及其对巷道围岩稳定性影响研究地应力是引起采矿、水利水电、土木建筑及其他各种地下岩土工程变形和破坏的根本作用力。
随着我国煤矿开采深度的加大,由地应力引发巷道围岩失稳、冲击地压事故的危险性愈来愈大,现已成为我国矿山亟待深入研究的重大课题。
本文综合应用地应力实测技术、地质力学理论、人工神经网络、粒子群优化理论和数值模拟分析手段对地应力分布规律及其对巷道围岩稳定性的影响进行了系统研究,取得了如下创新性研究成果:(1)详细分析了地应力的成因及其影响因素,并以霍州矿区为例,综合运用地质力学理论、地震震源机制解分析和地壳变形GPS测定等方法,进行了矿区地应力场宏观分析。
恢复了矿区及邻近区域古地应力场的演变过程,确定了矿区宏观地应力场类型和主压应力轴优势方位分布范围,为验证地应力实测结果的正确性提供了依据。
并结合生产实际,系统布置测点,采用应力解除法对整个矿区地应力进行了大规模实测,通过理论分析得到了矿区地应力场的分布规律。
(2)运用地质力学基本理论建立了区域地应力场力学计算模型,采用不同形式边界荷载条件进行了弹性力学分析,得到了应力分量的表达式。
结合霍州矿区实测数据,以曹村和辛置矿为研究区域,对地应力场进行了有限元多元回归反演分析。
计算结果表明,该区地应力场以水平应力为主,由于地质构造和岩性差别等原因,最大主应力变化范围较大,并存在应力相对增高地带。
(3)基于霍州矿区大量的地应力实测数据,采用粒子群优化算法训练BP人工神经网络,建立了地应力预测组合神经网络模型(PSO-BP模型),充分利用神经网络的学习能力,建立了实测测点相关参数与对应点地应力之间的非线性映射,并对李雅庄矿和曹村矿不同位置的地应力分布状态进行了成功预测。
(4)依据矿区地质资料和实测岩石物理、力学参数,采用数值模拟方法主要就煤道轴向与最大主应力方向夹角α的变化,对巷道顶底板和两帮应力、位移及塑性区范围的影响进行了分析。
结果表明最大主应力对巷道围岩稳定性影响显著,得出α> 45°时,巷道围岩应力、位移及塑性区变化幅度突然增大的结论,井下巷道实际破坏情况的统计分析,也证实了上述研究结论。
深部巷道围岩控制的关键技术研究
深部巷道围岩控制的关键技术研究一、本文概述随着地下矿产资源的不断开采，深部巷道的稳定性问题日益突出，围岩控制技术的研究与应用显得尤为重要。
本文旨在深入探讨深部巷道围岩控制的关键技术，从理论分析和实践应用两方面，对深部巷道围岩的稳定性控制进行全面系统的研究。
文章首先概述了深部巷道围岩控制的背景和研究意义，指出了当前深部巷道围岩控制面临的主要挑战。
随后，文章对深部巷道围岩控制技术的研究现状进行了综述，包括围岩稳定性分析、支护结构设计、施工工艺优化等方面。
在此基础上，文章提出了深部巷道围岩控制的关键技术，包括围岩分类与评价、支护结构设计优化、施工工艺改进、监测与信息化反馈等方面，并详细阐述了这些技术的原理和应用方法。
文章通过案例分析，验证了所提关键技术的有效性和可行性，为深部巷道围岩控制提供了有益的理论支撑和实践指导。
二、深部巷道围岩的地质特征和力学特性在深入研究深部巷道围岩控制技术之前，对深部巷道围岩的地质特征和力学特性进行全面的了解是至关重要的。
深部巷道的围岩地质特征通常表现为高地应力、高温度、高渗透压等复杂的地质环境。
随着开采深度的增加，地应力逐渐增大，使得围岩的变形和破坏行为更加复杂。
深部岩体的节理、裂隙等不连续面更为发育，进一步加剧了围岩的不稳定性。
同时，深部岩体的物理和化学性质也可能发生变化，如岩石的强度、硬度、弹性等力学性质可能随着深度的增加而发生变化。
深部巷道围岩的力学特性主要表现为高强度、高应力、高变形等特点。
在高地应力条件下，围岩的应力状态复杂，容易产生剪切破坏和拉伸破坏。
同时，由于深部岩体的温度较高，可能导致岩石的热膨胀效应，进一步加剧了围岩的变形和破坏。
深部岩体的渗透压也可能对围岩的稳定性产生影响，尤其是在高渗透压条件下，可能导致围岩的渗流破坏。
深部巷道围岩的地质特征和力学特性都极为复杂，这给深部巷道的围岩控制带来了极大的挑战。
深入研究深部巷道围岩的地质特征和力学特性，对于制定有效的围岩控制技术具有重要的指导意义。
巷道围岩控制与监测
（b）280m工作面孤岛综放工作面老顶覆岩支承压力分布图
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两相邻回采空间周围的应力分布示意图
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第六节 采动引起的底板岩层应力分布
影响深度中心线扩展状态
底板岩层内任一点的应力，主要取决于上部煤柱(体)的载荷、该点与煤柱(体)的垂直距离及该点与煤柱(体)边缘或中心线的水平距离。具有以下规律性。
确定相邻巷道间距时，相邻巷道的应力影响带不宜超过巷道塑性变形区与弹性变形区的交界。
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第三节 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
二、巷间岩柱的稳定性 岩柱的稳定性主要取决于岩柱的载荷和岩柱强度。 岩柱的强度主要由以下因素决定：经验公式：实验结果表明，当岩柱的宽高比B/h大于5时，岩柱强度将随B/h的增加而显著增大；当B /h大于10时，一般情况下岩柱不易被破坏。
如果把岩体看作任何一种弹粘性体（本质是粘性流体），把地质历史看作应力作用时间无限长，则深部的岩体自重应力场都将达到静水应力状态。
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二、构造应力
构造应力是由于地壳构造运动在岩体中引起的应力，岩体构造应力可以分为现代构造应力和地质构造残余应力。前者是指正在经受地质构造运动的作用，在地质构造发生过程中，岩体内产生的应力。后者是指已经结束的地质构造运动残留于岩体内部的应力。
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图2-1 岩体单元体所在位置及其应力状态
一、自重应力
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一、自重应力
假定岩体为均匀连续介质，应用连续介质力学原理计算岩体自重应力。设岩体为半无限体，地面为水平面，在距地表深度为H处，任意取一单元体。其上作用的应力为σz，σy，σx，形成岩体单元的自重应力状态。 单元体上所受的垂直应力σz等于单元体上覆岩层的重量：
深埋巷道地应力测量及围岩应力分布特征研究
第29卷第7期岩石力学与工程学报V ol.29 No.7 2010年7月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July，2010 深埋巷道地应力测量及围岩应力分布特征研究罗超文，李海波，刘亚群(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉 430071)摘要：基于淮南矿务局潘一矿的水压致裂法地应力测量结果及围岩应力分布特征研究，可以得出如下初步结论：(1)－790 m高程东翼矸石胶带机大巷区地应力以构造应力场为主，其最大原岩水平主应力值大于28.33 MPa，岩石单轴饱和抗压强度与最大水平主应力比值为 5.82，属高应力区；(2) 在高地应力作用下巷道围岩塑性区从洞周向深部逐渐扩展，同时围岩应力也在塑性区向纵深方向逐渐增大，受围岩弱化的影响，围岩应力在约2倍洞径处应力达到最大值，然后再降低并趋于原岩应力；(3) 底板轨道大巷对顶板围岩应力分布的影响范围大于6倍洞径，远远超过根据传统弹性力学计算的3倍洞径影响范围。
研究表明，深埋巷道围岩应力分布特征有别于传统的浅埋巷道，可为类似巷道围岩的变形破坏机制分析以及巷道加固支护提供参考。
关键词：采矿工程；深埋巷道；水压致裂法；地应力测量；围岩应力；分布特征中图分类号：TD 163 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)07–1418–06STUDY OF DISTRIBUTING CHARACTERISTICS OF STRESS IN SURROUNDING ROCK MASSES AND IN-SITU STRESS MEASUREMENTFOR DEEPLY BURIED TUNNELSLUO Chaowen，LI Haibo，LIU Yaqun(State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei430071，China)Abstract：The following preliminary results are obtained based on the study of in-situ stress measurements using hydraulic fracturing(HF) method and distributing characteristics of stress in surrounding rock masses in the region of Panyi Mine：(1) The dominative stress of the tunnel for Gangue adhesive tape machine at elevation －790 m is tectonic stress and the maximum horizontal principal stress is larger than 28.33 MPa. The ratio of saturated uniaxial compressive stress to maximum horizontal principal stress is 5.82，which means that the stress level in this region belongs to high stress are. (2) The plastic zone of surrounding rock to the ratio of maximum horizontal principal stress for the tunnel extends from the periphery to depth；at the same time，the stress of surrounding rock gradually increases and reaches the maximum value at a location of about 2 times of tunnel diameter，then gradually decreases and is finally equal to in-situ stress in some location. (3) The influence range of the floor track tunnel on the stress of surrounding rock of the top tunnel is greater than 6 times of tunnel diameter，which far exceeds the influence range of 3 times of that obtained by traditional elastic mechanics. The above results indicate that the distributing characteristics of stress in surrounding rock masses for deep-buried tunnels are different from that for shallow-buried tunnels，and it can provide references for similar projects.Key words：mining engineering；deep-buried tunnels；hydraulic fracturing method；in-situ stress measurements；stress of surrounding rocks；distributing characteristics收稿日期：2010–01–20；修回日期：2010–04–21基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732001)作者简介：罗超文(1963–)，男，1999年于武汉工业大学获岩土工程专业博士学位，现任副研究员，主要从事地应力、岩石力学实验以及相应实验仪第29卷第7期罗超文，等. 深埋巷道地应力测量及围岩应力分布特征研究 • 1419 •1 引言随着我国经济的快速发展，对各种资源需求日益提高。
科技成果——煤矿深部围岩结构与应力场探测分析及控制成套技术
科技成果——煤矿深部围岩结构与应力场探测分析及控制成套技术技术开发单位中国平煤神马能源化工集团有限责任公司、中国科学院武汉岩土力学研究所适用范围该技术装备可用以指导解决深部巷道支护、瓦斯治理、冲击地压、采面支架选型等开采难题，能够确保实验巷道的安全性，延长巷道维修周期，减轻职工劳动强度。
成果简介1、提出煤矿深部软弱围岩流变应力恢复法地应力测试方法，发明了三向压应力传感器、孔内推送定位装置及封孔注浆充填材料技术；2、研发了煤矿深部巷道围岩结构面钻孔全景数字化探测分析技术；建立了基于钻孔全景摄像系统的结构面统计模型及分析程序的开发；3、研发了煤矿深部巷道围岩松动圈跨孔声波法测试技术及防爆型设备，实现了煤矿深部巷道围岩松动圈时空演化过程的连续监测；4、制定了《平顶山矿区深部岩巷支护技术标准》。
关键技术针对深部巷道围岩赋存条件复杂、围岩精细结构与地应力场分布规律掌握不清、深部巷道变形严重的现状，研发了煤矿深部软弱裂隙围岩地应力测试技术、井巷围岩结构数字化钻孔全景观测与分析技术、巷道围岩松动圈及发展过程测试技术，提出并实施了深部巷道围岩稳定控制技术，有效解决了深部围岩结构和地应力的探测分析及巷道稳定控制等科学技术难题，取得了良好的效果。
研发煤矿深部围岩的井下数字电视测量分析系统，实施360°全孔壁围岩数字成像，工作孔深可达数百米，数字岩芯的图像拼接精度为1mm以内，能够形成全数字化的围岩信息库；基于短距离双钻孔声波投射探测解释精度达到0.05m；基于小型三向压力传感器的煤矿深部围岩应力原位监测技术，进行长期的钻孔中围岩应力演化监测；研发出的围岩结构与应力场综合精细解释分析软件，能更好的进行围岩控制技术参数的设计优化。
应用情况该技术装备在平煤矿区一矿、五矿、十一矿等矿井进行了应用，减少了大量钻孔取芯的工作量，降低井下防突队人员机器的工作强度，提高了巷道返修施工水平，有效控制了围岩稳定性问题，显著改善了巷道生产安全状况，保证了安全生产。
项目三、巷道围岩应力观测
原始应力状态：开掘巷道之前，岩体内任 意点上的应力处于平衡状态，这种在地壳 内存在的自然应力状态叫原始应力状态。
二、巷道围岩应力分布规律
在岩体内开掘巷道后，巷道两侧所形成 的比原岩应力大的集中应力叫支承压力。
巷道开掘后，巷道围岩的受力状态由三向 压缩转为两向压缩，在集中应力的作用下， 巷道两侧边缘的围岩可能出现被压裂或压 碎。由于这种破碎区的产生，从而导致应 力再一次重新分布，支承压力向岩体深处 发展，巷道周围即被应力降低区说包围。
2．测试方法
(1)在选择好的测量点上安装测量元件；
(2)在岩体上开凿直槽，槽的方向应与所测定的应力方向 垂直;
(3)在直槽内放入液压枕，并用水泥砂浆充填空隙；
(4)通过被压枕对“解放槽”施加压力，直到间距从L`恢 复到l，再停止加压；
(5)根据液压枕上压力表读数，即可换算出岩体周边沿l方 向的应力。
2．围岩变形的测量方法
为了测量出围岩变形，可分别采用百分表、钢弦应变计、 光弹应变计、电阻应变仪等测试地点；
(2)在巷道一壁钻两个孔，并在其内设置固定测点，间距L为 120～500mm；
(3)在两孔外围打一圈密集孔，并凿成连通的“解放槽”，为使 试验点表面应力完全解除，槽深L2大于测杆孔深L1以及孔距l；
项目三 巷道围岩应力观测
学习目标 1、了解巷道围岩应力的形成及分布规律 2、掌握巷道围岩应力观测方法。 3、能够对巷道围岩应力进行观测。
一、巷道围岩应力形成过程
地下岩体在开掘以前，由于自重和构造所引起的 应力是处于平衡状态。
深部巷道围岩地质力学测试及支护方式设计
深部巷道围岩地质力学测试及支护方式设计杨树军【摘要】针对官地煤矿深部巷道围岩地质力学特性模糊、支护设计盲目性大、巷道破坏严重等问题,通过多种测试方法确定了巷道掘进的最佳方向为N81.4°W；得到煤体和岩体的平均强度分别为14.67 MPa和30.62 MPa.结合FLAC3D数值分析,确定深部巷道采用W型钢带、锚杆、锚索联合支护技术.工业试验结果表明,巷道顶板下沉量和两帮移近量分别稳定于23~27 mm和41.5~50.5 mm,远小于安全预警值.%Aimed at the problems in Guandi Coal Mine,such as indistinct geomechanics properties of rock mass around deep roadway,serious blindness of support design and severe de-struction of roadway,many methods were used for testing. The testing results showed that the best direction of r oadway construction was NW 81.4°,the mean intensity of coal and rock mass were 14.67 MPa and 30.62 MPa. According to the numerical analysis of FLAC 3D,the author determined to adopt the support technology of W-steel tape,bolt and cable was adopted in deep roadways. Industrial test showed the deflection of roof and the deformation around roadway were 23~27 mm and 41.5~50.5 mm,which were much less than the safety pre-warning value.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P77-80)【关键词】深部巷道;岩体结构;地应力;围岩强度;支护方式【作者】杨树军【作者单位】山西焦煤集团西山煤电有限责任公司官地煤矿，山西省太原市，030053【正文语种】中文【中图分类】TD325官地煤矿位于西山煤田前山区东南部,井田面积104.49 km2。
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深井巷道围岩地应力分布规律测试
及控制技术
近年来，深井巷道围岩塌陷事故频发，给煤矿生产带来了极大的危害和损失。
为了保证井下工作人员的安全和煤矿的正常生产，对于深井巷道围岩的应力分布规律的测试和控制技术的研究变得十分重要。
本文将从测试方法和控制技术两方面探讨深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术。
一、测试方法
1、钻孔法
钻孔法是最常用的测试深井巷道围岩地应力分布规律的方法。
通过在围岩中钻一定深度的孔洞，测定围岩中不同深度的应力值，从而得出围岩的应力分布规律。
钻孔法不仅测试精度高，而且速度快，对立即掌握围岩应力情况十分有利。
如果要求精度更高，还可以使用测微计、电测点等设备辅助测量。
2、红外线法
红外线法是一种非接触式的测试方法。
通过使用红外线扫描仪和热像仪来记录巷道围岩的温度分布，进而测定围岩中的热应力分布，从而推导得出围岩地应力分布规
律。
该方法测试过程不需要人员进入巷道，减少了工作人员的安全风险。
但是，由于围岩的温度变化受到许多因素（如气流、地温、水温等）的干扰，该方法的测试精度相对较低。
3、衬砌变形法
衬砌变形法是一种通过测定巷道内衬砌的变形情况，推导出围岩地应力分布规律的方法。
该方法依靠衬砌的弹性形变来估计围岩的应力状态。
衬砌变形法能够实时监测巷道围岩变形，尤其在有活动性煤层的支护工程中有重要的应用价值。
二、控制技术
1、钢丝网隧道衬砌支护技术
钢丝网隧道衬砌支护技术首先在巷道壁上铺设钢筋网，然后注入混凝土，形成固定的隧道衬砌。
该技术能够承受较大的围岩应力，大幅度提高了巷道的承载能力。
2、岩石锚杆加固技术
岩石锚杆加固技术是指将钢筋或钢板插入巷道围岩中，然后将锚杆和巷道围岩胶接固定。
该方法可承受恶劣环境下的巷道围岩应力，延长了巷道使用寿命。
3、压力释放技术
压力释放技术是通过钻孔工程在巷道围岩中开凿孔洞，将压力释放到较低的地层，以实现围岩的松弛减压。
该方法在一定程度上缓解了巷道围岩应力，有效预防了围岩坍塌。
综上所述，深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术的研究对于保证矿山安全、提高生产效率具有十分重要的意义。
在测试方法和控制技术等方面的不断创新和改进，将进一步提高围岩支护工程的可靠性和安全性。