【精品课件】巷道围岩控制概论讲座
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动压巷道围岩控制理论
线
注浆时机 〔1〕超前注浆
1〕围岩松软破碎、随掘随冒时使用； 2〕超前迎头钻孔注浆； 3〕地应力特别大时难以注入。
〔2〕围岩滞后注浆
1〕 注浆滞后时间 围岩裂隙开展变慢前后或进入掘后稳定期不久
岩石变形与渗透关系曲线
权台煤矿3116上分层回风平巷 掘头前方巷道围岩裂隙分布
2〕注浆孔深度 破碎区应完全固结，并超过此区，尽可能深，
稳定的条件尽可能小。 4〕如果需要留煤桂保护巷道，所留护巷煤柱尺寸
应使巷道不受支承压力影响或影响较小。 5〕防止在煤柱上、下方布置巷道。合理选择底板
岩巷与煤柱边缘的水平距离X、与煤层垂直距离Z。 6〕在围岩受采动影响稳定后再掘巷道。 7〕巷道轴线方向尽量与最大水平主应力方向平行，
防止与之垂直。
6.4 注浆加固围岩
围岩注浆，提高岩体强度；封闭、疏干、防风化，防 止围岩碎裂、强度降低
〔2〕减小岩体应力 合理布置巷道：时间、空间上减少巷道承受支承
压力影响，巷道布置在应力降低区；合理设计煤柱尺 寸；考虑最大水平应力的影响
巷道卸压：跨采进展巷道卸压；开槽卸压；震动 爆破卸压；布置卸压峒室卸压
6.2 根本途径
〔3〕巷道支护 巷道金属支架
对比项目
权台矿注浆前、后比照
岩石质量指标RQD（%） 钻孔测定强度（MPa）
注浆前
9.1
14.7
注浆后
96.7
22.5
显德汪矿注浆效果
注与不注浆段对比 不注浆 注浆
底鼓量（ mm ） 538 144
两帮移近量（mm） 651 151
5.3 加固巷道其它部位控制底鼓
〔1〕 锚杆加固顶角 FLAC 计算 顶板下沉量减少42% 底鼓量减少14%
注浆时机 〔1〕超前注浆
1〕围岩松软破碎、随掘随冒时使用； 2〕超前迎头钻孔注浆； 3〕地应力特别大时难以注入。
〔2〕围岩滞后注浆
1〕 注浆滞后时间 围岩裂隙开展变慢前后或进入掘后稳定期不久
岩石变形与渗透关系曲线
权台煤矿3116上分层回风平巷 掘头前方巷道围岩裂隙分布
2〕注浆孔深度 破碎区应完全固结，并超过此区，尽可能深，
稳定的条件尽可能小。 4〕如果需要留煤桂保护巷道，所留护巷煤柱尺寸
应使巷道不受支承压力影响或影响较小。 5〕防止在煤柱上、下方布置巷道。合理选择底板
岩巷与煤柱边缘的水平距离X、与煤层垂直距离Z。 6〕在围岩受采动影响稳定后再掘巷道。 7〕巷道轴线方向尽量与最大水平主应力方向平行，
防止与之垂直。
6.4 注浆加固围岩
围岩注浆，提高岩体强度；封闭、疏干、防风化，防 止围岩碎裂、强度降低
〔2〕减小岩体应力 合理布置巷道：时间、空间上减少巷道承受支承
压力影响，巷道布置在应力降低区；合理设计煤柱尺 寸；考虑最大水平应力的影响
巷道卸压：跨采进展巷道卸压；开槽卸压；震动 爆破卸压；布置卸压峒室卸压
6.2 根本途径
〔3〕巷道支护 巷道金属支架
对比项目
权台矿注浆前、后比照
岩石质量指标RQD（%） 钻孔测定强度（MPa）
注浆前
9.1
14.7
注浆后
96.7
22.5
显德汪矿注浆效果
注与不注浆段对比 不注浆 注浆
底鼓量（ mm ） 538 144
两帮移近量（mm） 651 151
5.3 加固巷道其它部位控制底鼓
〔1〕 锚杆加固顶角 FLAC 计算 顶板下沉量减少42% 底鼓量减少14%
13软岩巷道支护理论与控制技术PPT课件
7
2、于双忠提出的方案 中国矿业大学教授于双忠在《煤矿工程地质研究》一书中提出
了软岩巷道的围岩分类法。他认为巷道围岩稳定性分类必须考 虑岩体和原岩应力两大因素。通过分析和研究，得出影响煤矿 软岩巷道围岩稳定性的4个基本要素： 岩石的单轴抗压强度、岩石的水理性质(微观结构面)、岩体的 宏观结构面(RQD)和原岩最大主应力。 建议在极稳定的岩层中可只用喷层；稳定岩层中用普通锚杆； 中等稳定岩层中需加密锚杆；不稳定岩层中加密锚杆和采用钢 筋网；极不稳定岩层中需采用锚喷和U型钢联合支护。经有关 矿区验证，得到比较满意的结果。
9
第三节 软岩巷道的围岩变形规律和压力特征 软岩巷道围岩变形的特征为掘巷、应力扰动和环境变化都会引 起显著的附加变形量。本节着重阐述： 软岩中因掘巷应力集中而引起的围岩显著变形； 支护损坏和失效等支护阻力丧失而引起的围岩急剧变形； 软岩巷道附近掘巷和翻修等应力扰动而引起的围岩附加变形等。
软岩巷道因应力扰动、支护失效和水的浸蚀引起的围岩变形量 通常都高达数千毫米，其围岩的流变往往持续数年之久，导致巷 道维护十分困难。针对软岩巷道矿压显现的特点，提出了控制围 岩变形的支护措施。
3
长期以来，软岩巷道维护一直是煤矿生产建设中的难题。 随着煤炭工业的发展，开采深度的增加，维护问题更加突出。 我国的吉林舒兰和辽源梅河，辽宁沈阳，内蒙平庄，山东龙口， 青海大通，陕西王石凹、安徽淮南和淮北，浙江长广，以及广 东茂名等几十个矿区都存在着软岩巷道的维护问题。在软岩内 布置巷道，围岩压力大，稳定性差，使巷道掘进和支护十分困 难，而且巷道屡遭破坏，需经常翻修，严重影响矿井的安全和 生产建设。软岩的属性是决定围岩稳定性和巷道支护的基本因 素。因此，弄清软岩的基本属性是选择软岩巷道支护的前提。
1
2、于双忠提出的方案 中国矿业大学教授于双忠在《煤矿工程地质研究》一书中提出
了软岩巷道的围岩分类法。他认为巷道围岩稳定性分类必须考 虑岩体和原岩应力两大因素。通过分析和研究，得出影响煤矿 软岩巷道围岩稳定性的4个基本要素： 岩石的单轴抗压强度、岩石的水理性质(微观结构面)、岩体的 宏观结构面(RQD)和原岩最大主应力。 建议在极稳定的岩层中可只用喷层；稳定岩层中用普通锚杆； 中等稳定岩层中需加密锚杆；不稳定岩层中加密锚杆和采用钢 筋网；极不稳定岩层中需采用锚喷和U型钢联合支护。经有关 矿区验证，得到比较满意的结果。
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第三节 软岩巷道的围岩变形规律和压力特征 软岩巷道围岩变形的特征为掘巷、应力扰动和环境变化都会引 起显著的附加变形量。本节着重阐述： 软岩中因掘巷应力集中而引起的围岩显著变形； 支护损坏和失效等支护阻力丧失而引起的围岩急剧变形； 软岩巷道附近掘巷和翻修等应力扰动而引起的围岩附加变形等。
软岩巷道因应力扰动、支护失效和水的浸蚀引起的围岩变形量 通常都高达数千毫米，其围岩的流变往往持续数年之久，导致巷 道维护十分困难。针对软岩巷道矿压显现的特点，提出了控制围 岩变形的支护措施。
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长期以来，软岩巷道维护一直是煤矿生产建设中的难题。 随着煤炭工业的发展，开采深度的增加，维护问题更加突出。 我国的吉林舒兰和辽源梅河，辽宁沈阳，内蒙平庄，山东龙口， 青海大通，陕西王石凹、安徽淮南和淮北，浙江长广，以及广 东茂名等几十个矿区都存在着软岩巷道的维护问题。在软岩内 布置巷道，围岩压力大，稳定性差，使巷道掘进和支护十分困 难，而且巷道屡遭破坏，需经常翻修，严重影响矿井的安全和 生产建设。软岩的属性是决定围岩稳定性和巷道支护的基本因 素。因此，弄清软岩的基本属性是选择软岩巷道支护的前提。
1
巷道围岩稳定性及控制技术PPT课件
01
围岩稳定性是指在巷道周围岩体 在一定条件下保持其完整性和稳 定性的能力。
02
围岩稳定性分析是评估巷道周围 岩体在各种因素影响下可能发生 的变形、破裂和失稳等行为，从 而为巷道支护和安全提供依据。
影响围岩稳定性的因素
01
02
03
04
地应力
地壳中的应力场对围岩稳定性 产生影响，包括原岩应力和构
造应力等。
性，降低工程成本。
技术先进
积极采用先进的支护技 术、材料和工艺，提高
支护效果。
环保节能
支护材料应尽量选择环保 、可回收利用的，减少对
环境的破坏和污染。
常用支护方式
木支护
以木材为材料，常用坑木、方 木或原木作为支柱和横梁。
金属支架
采用钢材制作，包括钢拱架、 梯形支架等。
混凝土支护
利用混凝土浇筑或喷射，形成 坚固的支护体。
锚杆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ护
通过在岩体中打入锚杆，利用 锚杆的锚固力来稳定围岩。
支护效果评估
定期监测
对巷道围岩支护进行定期监测，记录围岩变 形、位移等数据。
安全评估
根据监测结果，对巷道的安全状况进行评估， 及时发现潜在隐患。
数据分析
对监测数据进行整理、分析，评估支护效果 及围岩稳定性。
优化设计
根据监测和分析结果，对支护设计进行优化 改进，提高支护效果。
巷道围岩稳定性及控制技术ppt课 件
目 录
• 引言 • 巷道围岩稳定性分析 • 巷道围岩控制技术 • 工程实例分析 • 结论与展望 • 参考文献
01 引言
主题简介
巷道围岩稳定性
主要研究巷道周围岩石的稳定程 度，包括岩石的物理性质、应力 分布、位移变形等因素。
巷道围岩控制原理
巷道围岩控制原理降低巷道围岩应力，提高围岩稳定性以及合理选择支护是巷道围岩控制的基本途径。
一、巷道围岩压力及影响因素1.围岩压力为了防止围岩变形和破坏，需要对围岩支护。
这种围岩变形受阻而作用在支护结构物上的挤压力或塌落岩石的重力,统称为围岩压力。
根据围岩压力的成因,可分为以下四种类型：(1)松动围岩压力由于巷道开挖而松动或塌落的岩体，以重力的形式直接作用于支架结构物上的压力，表现为松动围岩压力载荷形式。
(2)变形围岩压力支护能控制围岩变形的发展时，围岩位移挤压支架而产生的压力，称为变形围岩压力简称变形压力。
(3)膨胀围岩压力围岩膨胀、崩解体积增大而施加支护上的压力，称为膨胀压力。
膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水膨胀而引起。
(4)冲击和撞击围岩压力冲击和撞击围岩压力包括两部分内容，即围岩积累了大量弹性变形能之后，突然释放出来所产生的压力以及回采工作面上覆岩层剧烈运动时对巷道支护体所产生的压力。
2.影响围岩压力的主要因素影响围岩压力的因素基本上可分为开采技术因素和地质因素两大类。
开采技术因素中，影响最大的是回采工作状况，即巷道与回采工作面相对空间、时间关系。
地质因素主要有:原岩应力状态、围岩力学性质、岩体结构、岩石的组成和胶结状态、围岩中水分的补给状况等。
二、巷道围岩控制原理和方法1.巷道围岩控制原理降低围岩应力，增加围岩强度，改善围岩受力条件和赋存环境，有效地控制围岩的变形、破坏。
2.巷道布置从巷道围岩控制的角度出发，布置巷道时应重视下列问题：①在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。
②如果不能避开回采引起的支承压力的影响，应尽量避免支承压力叠加的强烈作用,或者尽量缩短支承压力影响时间，例如跨越巷道开采，避免在遗留煤柱下方布置巷道等。
③在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触。
④巷道通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。
巷道围岩稳定性及控制技术52页PPT
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
巷道围岩稳定性及控制技术
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的பைடு நூலகம்人才能 所向披 靡。
巷道围岩控制方法
1、巷内基本支护
1）木支架
木支架易于腐烂、使用期短、防火性能差、复用率低、损耗大、对围岩移动的适应性差等，当巷道变形量超过100～200mm时，木支架就极易遭到损坏。所以采区巷道应尽量不用或少用木支护。
2）金属支架
金属支架具有承能能力大、可多次复用、可缩量小、有利于防火、贮运方便、安装容易和迅速等优点，所以是当前采区巷道支护主要形式之一。
2、巷内加强支护
1）巷内永久性加强支护
（1）在原来棚子的断面范围内以增加构件的方式加强原有的基本支架，其常见的形式有加中心柱、偏心柱或二者并用；
（2）在原有棚子之间增加一些立柱或棚子。
2）巷内临时性加强支护
临时性加强支护最好采用便于安装和拆移的支撑式单体支柱，最好是单体液压支柱。
3、巷旁支护（木垛、密集支柱、矸石带、人工砌块巷旁支护带、刚性充填带）
（3）综合支护——在巷道同一地段内除采用不同结构的支架外，还采用不同原理的围岩加固措施对巷道进行支护。如“棚子+喷层+围岩注浆”、“锚杆+薄壳支架+壁后注浆”支护等。
三、巷道锚杆支护
【笔注】
1、锚杆种类和锚固力
1）锚杆的分类
按锚杆的锚固方式分类；按杆体锚固段长短分类；按锚杆杆体的工作特性分类；按锚杆作用特点分类；按制造锚杆杆体的材料分类。
（1）平顶型可缩性金属支架
（2）拱形可缩性金属支架
3）石材支护
在井下巷道支护中，有时采用石材材料，常用的有天然石材、人工石材、浇筑混凝土三种形式。
对于天然石材，用于主要大巷的支护中，即常说的砌碹支护。对于人工石材，在井巷支护中目前较少采用。浇筑混凝土支护在目前我国井下主要大巷中采用的较多，该类支护主要用于服务年限比较长、巷道尺寸比较大、地质条件比较复杂的条件下。
1）木支架
木支架易于腐烂、使用期短、防火性能差、复用率低、损耗大、对围岩移动的适应性差等，当巷道变形量超过100～200mm时，木支架就极易遭到损坏。所以采区巷道应尽量不用或少用木支护。
2）金属支架
金属支架具有承能能力大、可多次复用、可缩量小、有利于防火、贮运方便、安装容易和迅速等优点，所以是当前采区巷道支护主要形式之一。
2、巷内加强支护
1）巷内永久性加强支护
（1）在原来棚子的断面范围内以增加构件的方式加强原有的基本支架，其常见的形式有加中心柱、偏心柱或二者并用；
（2）在原有棚子之间增加一些立柱或棚子。
2）巷内临时性加强支护
临时性加强支护最好采用便于安装和拆移的支撑式单体支柱，最好是单体液压支柱。
3、巷旁支护（木垛、密集支柱、矸石带、人工砌块巷旁支护带、刚性充填带）
（3）综合支护——在巷道同一地段内除采用不同结构的支架外，还采用不同原理的围岩加固措施对巷道进行支护。如“棚子+喷层+围岩注浆”、“锚杆+薄壳支架+壁后注浆”支护等。
三、巷道锚杆支护
【笔注】
1、锚杆种类和锚固力
1）锚杆的分类
按锚杆的锚固方式分类；按杆体锚固段长短分类；按锚杆杆体的工作特性分类；按锚杆作用特点分类；按制造锚杆杆体的材料分类。
（1）平顶型可缩性金属支架
（2）拱形可缩性金属支架
3）石材支护
在井下巷道支护中，有时采用石材材料，常用的有天然石材、人工石材、浇筑混凝土三种形式。
对于天然石材，用于主要大巷的支护中，即常说的砌碹支护。对于人工石材，在井巷支护中目前较少采用。浇筑混凝土支护在目前我国井下主要大巷中采用的较多，该类支护主要用于服务年限比较长、巷道尺寸比较大、地质条件比较复杂的条件下。
深井巷道围岩控制课件
及时进行支护
在围岩开挖后，及时进行支护，防止 围岩发生过大变形和破坏。
强化防水排水措施
采取有效的防水排水措施，防止地下 水对围岩稳定性的影响。
加强监测和预报
通过现场监测和预报，及时掌握围岩 的变形和破坏情况，为采取有效的控 制措施提供依据。
04
锚杆（索）支护设计
锚杆（索）支护的基本原理
锚杆（索）支护是一种主动支护 方式，通过锚入围岩的锚杆（索 ）对围岩进行加固，提高围岩的
围岩控制是矿山、隧道等地下工程中 非常重要的技术手段之一，可以有效 降低事故发生的风险，提高工程的经 济效益和社会效益。
围岩控制的重要性
围岩控制对于保障矿山、隧道等地下工程的安全至关重要。 在地下工程中，围岩的稳定性和安全性直接关系到整个工程 的安全生产和人身安全。
不稳定的围岩容易引发各种事故，如冒顶、片帮、涌水等， 严重威胁工程的安全生产和人身安全。因此，采取有效的围 岩控制措施是非常必要的。
在中国平煤神马集团平禹一矿的深井巷道支护工程中 ，采用了U型钢支架、锚网索支护及让压注浆等综合 支护技术，成功地解决了深井巷道围岩控制难题。
研究展望
针对深井巷道围岩控制存在的 问题，应进一步加强研究，开 发出更加高效、可靠的支护技
术和装备。
应加强对深井巷道围岩力学特 性的研究，为支护设计和施工
提供更加科学的依据。
确定巷道围岩力学属性
确定巷道断面形状和尺寸
根据围岩的力学属性，合理选择支护方式 和材料，确保支护效果和稳定性。
根据围岩的变形特性和稳定性，合理设计 巷道断面形状和尺寸，提高巷道的整体稳 定性。
确定合理的支护参数
加强施工质量控制
根据围岩的力学属性和变形特性，合理选 择锚杆、钢拱架、喷射混凝土等支护材料 和参数，确保支护效果和稳定性。
7.3巷道围岩控制原理
巷道围岩稳定性分类方法
巷道围岩的稳定性受多种因素的影响。在采矿学科 领域内，很多事物问的界限往往很不清晰，巷道围 岩稳定性的类别是一个模糊概念。因此，模糊聚类 分析方法较适用于巷道围岩稳定性分类。
聚类分析的步骤：
选取分类指标
确定聚类中心，建立判别模式
评判巷道稳定性的类别，预测巷道围岩的移近量，，为支护 提供依据。
相邻巷道或硐室之问选择合理的岩柱宽度。
巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。
巷道保护及支护的措施：
通过在巷道围岩中钻孔卸压、切槽卸压、宽面掘巷 卸压以及在巷旁留专门的卸压空间等方法，使巷道 围岩受到某种形式的不同程度的卸载，将本该作用 于巷道周围的集中载荷，转移到离巷道较远的新的 支承区，达到降低围岩应力的目的。 采用围岩钻孔注浆、锚杆支护、锚索支护、巷道周 边喷浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等方法，增 高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。 架设支架对围岩施加径向力，既支撑松动塌落岩石， 又能加大巷道的围压，保持围岩三向受力状态，提 高围岩强度，限制塑性变形区和破裂区的发展。根 据巷道不同时期的矿压显现规律，巷道支护可分为 巷内基本支架支护、巷内加强支架支护、巷旁支护、 联合支护四种形式。
将7个指标输入相应的程序就可得到巷道围岩的类别。
选择巷道支护形式
根据预测的围岩稳定性类别，推荐的煤层巷道锚杆基 本支护形式与主要参数如下：
作业
1、3、6、7
回采巷道围岩稳定性分类
以缓倾斜、倾斜中厚煤层回采巷道受一次采动影响条件下围 岩稳定性分类为基础，选择以下七个指标作为分类指标。 巷道顶板岩石单轴抗压强度
围岩强度
巷道围岩稳定性及控制技术综述PPT文档共52页
巷道围岩稳定性及控制技术综述
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
巷道围岩控制与监测PPT共30页
巷道围岩控制与监测
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
巷道围岩控制概论讲座
图9 留区段煤柱时回采空间垂直应力等值线分布
图10 煤体与采空区交界处底板垂直应力 等值线分布 γ－上覆岩层容重；H－埋藏深度：φ－底 板岩石应力升高区的扩展影响角； Z－被跨巷道与上部回采煤层间的法线距 ；X-被跨巷道与上部回采煤柱边缘的水平 距
图11 煤柱下方底板垂直 应力等值线分布 （煤柱载荷均布，应力集 中系数为3） 在应力重新分布下，从时 间和空间上保证布置的巷道 围岩稳定、维护费用低。
图16 双槽夹板式连接件的定位方式 a－耳定位； b腰定位
图17 U25双槽形夹板式连接件力 学特性曲线（徐州矿务局） 拧紧力矩分别： 1－100N· m； 2 －150N· m；3－200N· m；4－ 250N· m
图18 U25型钢螺杆夹板式连接件力 学特性曲线（拧紧力短：150N· m）
（3）矿工钢梯形可缩性支架可进一步发展 用于围岩变形量中等的条件；增加的费用不多，可选择侧向、垂直或两者可缩 （4）支架壁后充填、支架围岩紧密接触
(a)―― 实体煤巷道； (b)―― 煤柱巷道； (c)―― 沿空巷道； (d)―― 无直 接顶、底的煤柱巷道。分布状态： (a)――“＊”型； (b) 、 (c)――半“＊” 型；(d)――缺上（或下）的半“＊”型
现有支护理论“围岩松动圈”、“新
奥法”等对支护形式及支护与围岩的
关系研究较多，在开拓巷道、不受采 动影响的采准巷道得到了成功应用。 在承受动压影响的巷道中采用上述理 论尚不能完全有效的控制围岩。
大结构：包括顶煤、直接顶、老顶及其上载荷岩层的结构
小结构：巷道锚杆组合支护与锚固体
大结构的稳定性分析：掘巷前；掘巷时；掘巷后；回采时
图24 综放沿空掘巷与上覆岩层的结构关系
0.11
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表2 试验效果对比
试验 编号
Ⅰ
巷道表面移近量 ／mm
顶底 板
两帮
374
264
Ⅰ、Ⅱ项试验与Ⅲ对比
移近量减少值／
mm
顶底 板
两帮
586
314
移近量减少百
分数／%
顶底 板
两 帮
61.0 54.3
Ⅱ
275
90
685
488
71.4 84.4
Ⅲ
960
578
加固巷道帮角的重要意义。
1.5基于围岩承载结构稳定的围岩控制理论
高强弧板支护
严重破坏巷道修复
动压巷道围岩变形严重，严重影响生产、安
全及矿井的经济效益
U型钢支护破坏情况
锚杆支护破坏情况
1.1 围岩塑性区分布
围岩分层显著，强度与厚度差别大；压力分布不均匀， 4角大；护巷方式不同。塑性区分布状态不均匀，多样 化。与圆形巷道、基本巷道分布状态不同，是研究动 压、软岩巷道矿压的基础。
作用：给围岩提供支护阻力；当前注意：可缩性支架的使用界限、连接件、 矿工钢可缩支架、支架壁后密实。
• 锚杆支护 作用：强化围岩强度；围岩强度强化理论、高强（超高）强度锚杆、设计方法 、复杂条件下的锚杆支护、桁架锚杆支护。
3 巷道布置与卸压
3.1 巷道布置 从巷道围岩稳定角度来谈布置。要保持围岩稳定，布置巷道时应考虑围
在承受动压影响的巷道中采用上述理 论尚不能完全有效的控制围岩。
1.2 巷道围岩不均匀的整体下沉和局部上升
这是由大面积开采、采动支承压力和不同护巷方式引起。
图2 相似材料模拟试验结果 u1、u2、u3、u4、u5――下沉曲线
D1、D2、D3――破断曲线
1.3 巷道底板变形破坏规律
浅部鼓起、深部下沉
2.1 影响巷道围岩稳定性的三大因素 围岩强度、岩体应力、支护技术
根据围岩强度与岩体应力对我国矿井巷道的极限深度提出巷道极限深度， 见表3。
表3 巷道极限深度表
围岩单轴抗压强度／MPa <20
20～30 30～60
>60
巷道极限深度 ／m 150
300～400 650～750
>1000
2.2 基本途径
图3 巷道底板深基点位移
图4 巷道底板围岩垂直位移 No――垂直位移为零； N－零应变点
1.4 加固巷道帮角控制两帮变形、底板鼓 起和顶板离层
两帮下沉，底角破坏，水平应力挤压，底板浅部鼓起，顶板离层下沉。
图5 东庞矿巷道两帮下沉
图6 黄塘岭矿巷道两帮下沉图
加固巷道帮角的方法：锚杆、注浆。柳新煤矿试验效果。见表1，表2。 表1 支护方式
（1）提高围岩强度 布置在稳定岩层中；布置锚杆，强化围岩强度；围岩注浆，提高岩体强度；封 闭、疏干、防风化，防止围岩碎裂、强度降低 （2）减小岩体应力 •合理布置巷道 时间、空间上减少巷道承受支承压力影响，巷道布置在应力降低区；合理设计 煤柱尺寸；考虑最大水平应力的影响 •巷道卸压 跨采进行巷道卸压；开槽卸压；振动爆破卸压；布置卸压峒室卸压 （3）巷道支护 用跨采进行巷道卸压 跨后巷道长期处于应力降低区；跨采过程中应加强巷道支护 （2）开槽卸压
图12 巷道周边卸压后的应力 分布 Ⅰ－围岩卸压区；Ⅱ－应力升 高区；Ⅲ－原岩应力区
开槽后应力向深部转移，卸压区围岩保持稳定。 卸压槽可在底板、两侧或全断面。
（3）松动爆破卸压 图13 松动爆破卸压
巷道围岩控制理论
主要内容
动压巷道矿压新理论 巷道围岩控制的基本途径 巷道布置与卸压 巷道支护 围岩注浆加固
1、动压巷道矿压新理论
巷道是矿井生产的咽喉，全国每年新掘巷道20000km 以上，静压巷道小于10%，围岩控制较好。
矿工钢支护（无采动影响）
U型钢支护的大巷（无采动影响）
动压巷道占90%以上，巷道支护成本增加， 个别巷道达3000～4000元/m
岩强度与岩体应力。 （1）采动引起的应力重新分布
图8 已采区及其两侧煤柱的应力分布 Ⅰ－－冒落带；Ⅱ－裂隙带；Ⅲ－变曲下沉带；A－原始应力区；B1、
B2－应力增高区、C－应力降低区；D－应力稳定区
图9 留区段煤柱时回采空间垂直应力等值线分布
图10 煤体与采空区交界处底板垂直应力 等值线分布
γ－上覆岩层容重；H－埋藏深度：φ－底 板岩石应力升高区的扩展影响角；
巷道围岩承载结构的形成
综放沿空掘巷与上覆岩层的结构关系
巷道受动压影响，不同时期、不同位置顶板情况
岩层处于相对稳定状态阶段
岩层显著运动阶段
覆岩稳定阶段
压力叠加阶段
从巷道围岩承载结构的稳定性出发，研究 巷道围岩控制理论
合理确定巷道支护强度及支护方式，降低 支护成本，改善巷道维护状况，为工作面 高产高效、安全生产创造了条件
Z－被跨巷道与上部回采煤层间的法线距 ；X-被跨巷道与上部回采煤柱边缘的水平 距
图11 煤柱下方底板垂直 应力等值线分布
（煤柱载荷均布，应力集 中系数为3）
在应力重新分布下，从时 间和空间上保证布置的巷道 围岩稳定、维护费用低。
（2）巷道布置的原则： 1）空间上尽量避免支承压力的强烈影响、叠加影响和多次影响；时间上 尽量缩短支承压力影响时间。 2）巷道布置在应力降低区或原岩应力区。 3）采用无煤柱开采，必须留煤柱时在保证煤柱稳定的条件尽可能小。 4）如果需要留煤巷保护巷道，所留护巷煤柱尺寸应使巷道不受支承压力 影响或影响较小。 5）避免在煤柱上、下方布置巷道。合理选择底板岩巷与煤柱边缘的水平 距离x、与煤层垂直距离Z。 6）在围岩受采动影响稳定后再掘巷道。 7）巷道轴线方向尽量与最大水平主应力方向平行，避免与之垂直。
(a)――实体煤巷道；(b)――煤柱巷道；(c)――沿空巷道；(d)――无直 接顶、底的煤柱巷道。分布状态：(a)――“＊”型；(b)、(c)――半“＊” 型；(d)――缺上（或下）的半“＊”型
现有支护理论“围岩松动圈”、“新 奥法”等对支护形式及支护与围岩的 关系研究较多，在开拓巷道、不受采 动影响的采准巷道得到了成功应用。
完善现有的巷道围岩控制理论
主要研究内容
研究巷道围岩承载结构的形成过程； 建立巷道围岩承载结构模型，建立围岩
承载结构稳定的判别式；
研究承载结构的变形特点，结构特征；
研究动压影响区域开掘巷道承载结构的变化
特点；
研究巷道承载结构失稳对围岩变形的影响； 研究巷道支护对承载结构的稳定性控制原理。
2 巷道围岩控制的基本途径