采动围岩应力与控制
7.矿山压力及其控制(第七章)
巷道的稳定性和周边位移主要取决于岩层原岩 应力p，反映岩石强度性质的内摩擦角和粘聚力等。 他们之间的关系为：
①巷道的周边位移随巷道所在位置原岩应力的
增大，呈执教函数关系迅速增长；指数的大小取 决于的变化，值越小，指数越大，u值增长愈迅速。
②巷道的塑性区半径R和周边位移u随内摩擦角
和粘聚力c的减小，即围岩强度降低，显著增大。
(3) 采动引起的地板岩层应力分布
煤层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煤体上造成应力集中，还会 向底板深部传递，在底板岩层一定范围内重新分 布应力，成为影响底板巷道布置和维护的重要因 素。 按着在集中载荷、均布载荷、三角形载荷作用下 计算半无限平面体内应力的有关公式，计算在三 种典型的载荷作用下底板岩层的应力分布（图7－ 5）。
式中
R-大圆形巷道半根据巷道断面形状进行 具体计算。一般情况下可借鉴上述公式近似计算。
如围岩局部的应力超过岩体强度，巷道周边向岩体学部 扩展到一定范围形成塑性变形区，在塑性区与弹性区交界处 围岩应力集中。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。各向等压 条件下，圆形巷道塑性区、弹性区内围岩应力分布和塑性区 半径可解析计算。对于非圆形巷道的弹塑性围岩体，其应力 分布和塑性区半径可采用数值计算方法，根据岩体基本质量 级别按表7-1选用岩体物理力学参数 .
如相邻巷道的应力影响带彼此重叠，但没有到达相邻 巷道，可进行巷道围岩应力值的叠加。各向同性弹性岩体 中单一圆形巷道围岩内应力分布计算表明，在静水压应力 场中，巷道的应力影响区形状为半径等于6a的圆（a为巷 道断面径）。在非静水压应力场中，巷道的应力影响区形 状不再是圆形，一般为长轴不大于12a的椭圆。 因此，断面相同的两圆形巷道的间距D为 6r<D<12r 半径不同的两圆形巷道的间距D为 6R<D<6(r+R)
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。
采动围岩压力拱与拱内铰接岩梁承载机制及控制技术
一、概述围岩稳定是地下工程建设中的重要问题，围岩压力拱与拱内铰接岩梁承载机制及控制技术是一项关键的研究内容。
围岩压力拱是指在地下工程中，由于外载荷作用下围岩受到应力，形成的一种稳定结构。
而拱内铰接岩梁是指在拱足或拱顶处，由于围岩存在明显的开裂或岩体变形，使得拱内存在铰接或开裂的情况。
二、围岩压力拱与拱内铰接岩梁的承载机制1. 围岩压力拱的形成机制：围岩压力拱是由地下工程施工或运行过程中的外载荷作用引起的。
当地下工程承受外载荷时，围岩受到应力从而形成了压力拱。
其主要机制包括围岩受压、内力传递和支撑机构作用等。
围岩的地质条件、应力状态、裂隙结构等也会对围岩压力拱的形成和稳定性产生重要影响。
2. 拱内铰接岩梁的承载机制：拱内铰接岩梁是由于围岩存在较大的开裂或变形，导致拱内形成了开裂或铰接的现象。
这种情况下，拱内铰接岩梁的承载机制变得更为复杂。
此时，应力、变形和渗流等因素相互作用，影响着拱内铰接岩梁的稳定性和承载能力。
三、围岩压力拱与拱内铰接岩梁的控制技术1. 围岩压力拱的控制技术：（1）地质预报和勘探技术：通过地质勘探，了解围岩的地质情况，预测围岩的变形和开裂情况，为工程设计和施工提供参考依据。
（2）支护技术：采用合适的支护结构和材料，对围岩进行支护，增强围岩的稳定性和承载能力。
（3）应力分析与监测技术：通过数值模拟和现场监测手段，分析围岩受力情况，实时监测围岩的应力变化，实施相应的控制措施。
2. 拱内铰接岩梁的控制技术：（1）岩体预处理技术：对待开裂或变形的岩体进行预处理，加固或改良其物理性质，减少其对拱内的负面影响。
（2）结构加固技术：对拱内存在铰接或开裂的岩梁进行加固处理，改善其承载能力和稳定性。
（3）监测与预警技术：采用现场监测手段，实时监测拱内岩梁的变形、裂隙情况等，提前预警并实施应对措施。
四、结语围岩压力拱与拱内铰接岩梁的承载机制及控制技术是地下工程建设和运行过程中的关键问题。
通过深入研究、合理设计和科学施工，可以有效控制围岩的稳定性和承载能力，从而保障地下工程的安全和可靠运行。
采场附近巷道围岩控制
第十一章采场附近巷道围岩控制由于采场上覆岩层大范围运动和垮落，对采场附近巷道形成强烈的动压影响，使巷道维护状况严重恶化。
采场附近巷道围岩控制，成为矿山巷道的难点和重点。
动压影响巷道围岩控制首先要合理确定巷道与采场之间的相对位置，然后是选择适合动压巷道变形特点的支护与加固方式。
第一节采场附近支承压力分布规律如本书第1 编所述，在回采工作面推进过程中及回采结束后，由于上覆岩层自下而上逐步冒落、破断与沉降，将在回采工作面周围形成动态的及静态的支承压力，如图11-1 所示，在回采工作面四周煤体或煤柱上出现应力集中现象，在采空区内出现应力降低现象。
图11-1 长壁工作面周围垂直应力的分布可以采用实验室模拟实验、现场实测或数值计算等方法，近似估计支承压力的分布规律，包括峰值大小及位置，应力升高区压力及影响范围，应力降低区压力及范围。
一、煤层下部底板中支承压力分布上述图11-1 所示的支承压力，将向其下方的底板煤岩中传递，形成相应的应力升高区和应力降低区，并随着回采工作面的推进，发生变形与应力的扩散和衰减过程。
1、变形的扩散和衰减规律变形的扩散和衰减规律如图11-2 及图11-3所示，它们分别表示沿走向剖面和沿倾斜剖面（工作面前方10m 处），下方底板中的变形特征。
图中实线表示距煤层分别0、8、24、40m 的四个水平上的变形增量曲线（取水平线为零线），虚线表示附加变形完全衰减的边界。
图11-2沿走向剖面底板中变形扩散规律I—边缘下方压缩变形区；n—采空区下方变形恢复区图11-3工作面前方10m处沿倾斜方向底板中的变形规律2、应力的扩散与衰减规律。
底板中铅直应力的集中区和卸压区基本上与支承压力的集中区和卸压区相对应，随着Z值增加应力集中和卸压程度降低，应力分布趋向缓和。
图11-4为沿走向剖面底板中3个应力分量的分布规律。
由图11-4（a）可见，垂直应力c z的高峰位置与法线成一定夹角向煤体前下方传播，高峰值大小按负指数规律衰减；二z的原始应力等值线位置与法线成15°左右向后下方伸展。
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。
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
《多次采动影响下大巷群围岩变形机理及全断面协同控制技术研究》范文
《多次采动影响下大巷群围岩变形机理及全断面协同控制技术研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采深度和广度不断增加，地下采矿环境变得日益复杂。
在多次采动影响下，大巷群围岩的变形问题成为矿山工程中的关键难题。
本文旨在研究多次采动影响下大巷群围岩的变形机理，并探讨全断面协同控制技术的应用，为矿山安全生产提供理论支持和技术保障。
二、大巷群围岩变形机理分析（一）多次采动对围岩的影响多次采动会导致地下岩体应力重新分布，大巷群围岩受到的荷载和约束条件发生变化，进而引发围岩的变形和破坏。
采动次数越多，围岩的变形程度和范围往往呈增大趋势。
（二）围岩变形机理大巷群围岩变形主要受地质条件、采矿方法、支护措施等多种因素影响。
在多次采动作用下，围岩产生塑性流动、裂隙扩展和垮落等现象，导致巷道断面收缩、支护结构失效。
三、全断面协同控制技术研究（一）技术概述全断面协同控制技术是一种集成了监测、预警、控制和修复等功能的矿山支护技术。
通过实时监测围岩变形，预测其发展趋势，采取相应的控制措施，以实现巷道稳定的目标。
（二）技术应用1. 监测系统：建立全断面监测系统，实时获取围岩变形数据，为后续分析提供依据。
2. 预警机制：根据监测数据，分析围岩变形趋势，建立预警机制，提前采取控制措施。
3. 控制措施：根据围岩变形程度，采取合适的支护措施，如注浆加固、锚杆支护等，以增强巷道稳定性。
4. 修复技术：对于已发生变形的巷道，采用修复技术进行加固和修复，恢复其使用功能。
四、实践应用与效果分析（一）实践应用全断面协同控制技术在多个矿山大巷群中得到应用，有效控制了围岩变形，提高了巷道稳定性。
通过实施该技术，降低了矿山安全事故发生率，保障了生产安全。
（二）效果分析1. 安全性：全断面协同控制技术显著提高了矿山生产的安全性，降低了事故发生率。
2. 经济效益：通过控制围岩变形，延长了巷道使用寿命，减少了维修成本，提高了矿山生产效率。
3. 社会效益：该技术的应用为矿山可持续发展提供了有力支持，对推动矿产资源开发和利用具有重要意义。
东保卫煤矿深井高应力条件下围岩控制技术研究
１ ・ ７
东保卫煤矿深 井高应力条件下 围岩控制技术研究
王 鹏 举
（ 黑龙 江 省 双 鸭 山市 宝 山 区东保 卫 煤 矿 ， 黑龙 江 双 鸭 山 １ ５ ３ ） ５ １３
摘 要 ： 文针 对大采深条件 下巷道掘进 支护现状及 围岩 特点 ， 出采 用高强让压锚杆 、 本 提 金属 网、 型铜 带＋ 索联合 支护技术控制 Ｗ 锚 深井巷道 围岩持续 变形的方法 ， 并在巷道掘进 实际施工 中进行 支护 实践应 用， 取得较好效果。 关键 词 ： 部 工程 ； 网索 ； 合 支护 深 锚 联 ａ ． 通过调整 安装应力 ， 使锚 杆支护系统应 能够 控制锚 固范 围内 近年来 ， 东保卫煤矿 随着矿井开拓水平 的逐步延伸 ， 统工艺 的顶板离层 ， 传 这需要选择合理 的锚杆类型和安装应力 ； 施 工的巷道返修 率增加 ， 许多深部 工程矿压问题 ， 尤其是 高地应力 ｂ 固系统应能够减少或消除顶板 的拉应力区； ． 锚 造成 的巷道失稳破坏 ， 冲击地压 等问题 开始出现。具体表现在 以下 ｃ ． 锚杆应能够锚 固在稳定的岩层中 ； 几个 方面 ：． ａ深部全煤巷道维护 困难 。全 煤巷道顶板为 松软易碎的 ｄ锚固系统应有 足够 的能力来控制顶板 ， ． 并且在整个需要支 护 顶煤 ， 由于锚杆支护系统作 用机理 与稳定 岩石 顶板 条件下的支护系 期间内不失效 。 统迥 然不 同，在 较为复杂条件 下如采动影响强烈 和构造应力 显著 根据支护理论和支护经验 ， 经过数值 分析 ， 确定如下支护方案 ： 时， 导致锚杆支护巷道设计 不合 理性增加 ， 失效现象增多 ， 局部巷道 ３１１ ．． 锚杆支护参数 不得不改为锚 网与架棚联合支护 。而且 ， 巷道 在回采服务期内进行 采用 高强预应 力可变形 让压 均压 高强度螺纹钢锚杆支护 ， 锚杆 改棚 、 卧底 以及开帮 等大范围维修 的力 度较大 ， 重影响 了放顶 煤 屈服强度 为 ５ ０ Ｐ 。顶 板锚杆 直径 ２ ｒｍ、 ２ ０ ｍ 间排距 为 严 ０Ｍ ａ ０ ａ 长 ４ ０ ｍ， 工作面的正常推进 。ｂ在开采 深度 大 、 ． 围岩软弱 ， 加上受上覆工作面 １０ ０ ０×８ ０ ｍ ， ２卷 Ｃ ２ ５ ０ （ ｍ）用 Ｋ ３ ０型树脂锚 固剂卷锚 固； 帮锚杆 两 开采 扰动的影 响时 ， 深部 岩石大巷从开 掘之初 ， 臌 、 帮移近 、 底 两 肩 直径 １ ｒ ８ ｍ、长 ２ ０ ｍｍ，间排距为 ９０ｘ８ ０（ ｍ） ａ ００ ０ ０ ｍ ，两帮用 ２卷 窝变形破坏较为严重 ， 返修率增高 。ｃ ． 深部大断面硐 室群 、 交岔点等 Ｚ ３ ０ ２ ５ 型树脂锚 固剂卷锚固。 工程 的支护难度进一步增大ｌ１ １。 － ２ ３１ 锚 杆 预应 力 ．． ２ ２深 井巷道变形规律与特征 根据有 限元分 析 ， 提高安装应力可 以减小或消除顶板 中的拉应 根据统计分析 ，当围岩单轴抗压 强度 在 ４ ０～６ ＭＰ ０ ａ的中硬 岩 力 区， 可以消除顶板岩层 的离层 ， 从而取得最佳层状 组合梁 的效果 ， 中， 断面在 １ ０ ２—２ ｍ 条件下 的拱形巷道 ， 采用常规 的锚 、 喷支 护 顶板 锚 杆安 装 应 力 最小 为 ４ ｋ 网、 ０ Ｎ，两 帮锚 杆 的安 装 应 力不 小 于 形式 ：即锚杆 直径 为 １ ６—１ ｍ ８ ｍ、长度 为 １０ ８ ０～２ ０ ｍ 的 Ｍｓ ３ ｋ 根据不同情况调整 预应力 。 ００ ｍ — ０ Ｎ， Ｇ Ｗ一 ３ Ｌ ３５无纵肋螺纹钢树脂锚杆 ，问排距 ８ ０×８０ （ ｍ） ０ ０ ｍ ；直径 ３１ 辅助支护系统 ．． ３ ４ ｍ的钢筋制网 ， ａ ｒ 网格 １０ ０ （ ０ ×１０ ｍｍ）喷射 １０ ｍ厚 的 Ｃ ０混凝 ； ０ｒ ａ ２ 辅助支护系统包括鸟巢锚索 、 型钢带和金属 网。根据地质条 ｗ 件变 化 、 煤层采 动影响及 围岩松动 圈的影 响范围等因素 ， 选用 直径 土的支护结构形式时 ， 巷道埋深与变形情况如下 ： ７８ ｍ、 ３ ０ ｍ ａ 用 Ｋ ３０型树 脂锚 固剂卷 ２１ ．埋深 小于 ４ ０ ０ ｍ时 ， 巷道基本稳定 。使用一年后 ， 局部有微 １．ｒ 长 ８ ０ ｍ 的鸟巢锚 索 ， ２卷 Ｃ ２ ５ 小裂缝 ， 位移量一般不大于 ２ ｍｍ， ０ 不影 响使 用。但遇断层破碎 带 、 锚 固 ， 盘为 ２ ０×２ ０×１ （ ｍ） 托 ０ ０ ０ ｍ 的球形锚索托 盘 ； 型钢带使 用 Ｗ 水平应力 大于垂直应力 或受采动影 响的地段 出现变形 、 破坏 ， 需要 型号 为 Ｂ Ｗ２ ０ ２７ ， Ｈ ７ — ．５ 长度为 ４ ０ ｍ 通过 ｗ 形状及 高强材料来 ３ ０ ｍ， 提高钢带 的钢性 ， 通过锚杆联结成 为一个 整体 ； 菱形金 属网可有效 修复 。除个别破碎岩层 、 破碎带外 ， 一般不需修复或加固 。 ２ ． ２当埋深在 ４ ０～６ ０ ０ ０ ｍ之 间时 ， 帮底部 开裂 ， 两 位移 量一般 防止漏矸 、 漏顶 ， 而且其 自身强度还可 以控制两帮变形 ， 并可 以与让 让压锚杆 、 型钢带形成一个整体 ， ｗ 使支护系统形成整体 。 ３ ０～５ ｒ 有 少量底臌 ， ０ ｍ， ａ 沿拱顶或 两肩呈 片状或条带 形剥落 ， 部 压锚索 、 局 冒落露出原岩。破坏量约 占 ２ ３ ％ ， ０ ０ 需修复 。修复方式一般采用 ３２巷道支 护效果分析 ． ３ ６煤层 一 ０ ５ ０运输巷采用 高强让压均压锚杆支护 ，通过监控巷 清除破坏部位 ， 补打锚杆 、 网喷浆 。对压力大 的地段应注浆加固。 挂 ２ ． ３当埋深 在 ６ ０ ０ ｍ之间时 ， ０ ８ ０ 巷道 出现底臌 、 底脚 内移 ， 水 道所 受掘 进和采煤工作面 的地 压影 响 ， 掌握 围岩的变形规律 ， 以确 以便及时采 取措施保证矿井安全生产 。矿压监 沟挤裂 ， 巷道顶部两肩部开裂 ， 甚至 冒落 。一般 ３ ０～５ ％的巷道需 定巷道的支护效果 ， ０ 巷道煤岩体表面位移监测 、 顶板离层监测 、 锚杆 要返修 ， 否则难 以正常使用 。 此类 巷道需要对支护结构 、 支护参数进 测 的主要 内容包括 ： 受力状态监测 、 锚杆安装应力监测与锚 固力监测 。高强让压锚杆支 行 调整 ， 应加锚索 、 锚梁 或配合注浆加 固。 巷道 的变形量大大减小 ， 整个巷 ２ ． ４当埋 深大于 ８ ０ ０ ｍ时 ， 上述支护结构 很难有效 ， 应加强矿压 护方 式 与原有支护方式效果相 比， 没有 出现 网兜现象 。采 用高强让 压锚杆 、 属 金 观测 、 地应力测试 等研究工作 ， 及时调整 支护参数 、 结构形式 ， 改进 道范 围内受力均匀 ， ｗ 工艺过程 。对应此类巷道 ， 需进行专项研究 ， 预防在前 。巷道 变形 大 网 、 型钢 带 ＋锚 索进行联合 支护 ，减少 巷道的维护 与翻修工 程 提高巷 道的掘进速度 ， 降低支护成本。 时及时调 整支护设计或 采用高强预应力锚杆 、 索 、 浆锚杆延后 量 ， 锚 注 参 考 文 献 加固。应建立成套 的支 护结构预案 系统 。 ３东保卫煤矿深井巷道围岩控 制技 术研 究 『１ 满 潮 ， 海河 ， １何 景 孙晓 明． 岩工 程 力学［ ］ 京： 学 出版 社 ， 软 Ｍ． 北 科 ０ ． 双鸭山矿 业集 团东保卫煤矿煤质优 良， 一直是双矿集 团提高煤 ２ ０１ ２陆 汤 杨 锚 Ｍ． 北 煤 质的关键 生产 矿井 ，由于东 保卫煤矿可采煤层厚度均在 ２０ ．ｍ以下 『１ 士 良 ， 雷 ， 新 安 ． 杆 锚 固力 与 锚 固技 术 ［ 】 京 ： 炭 工 业 且倾 角在 ３ 以上 ， ０度 使其 生产能力受 限 ， 大倾角 回采巷道 围岩控制 出版 社 ， ９ ３ １９ ． 直是影 响煤 矿安 全生产 的重要 隐患 。 目前在 ３ ６煤层 一 ０ 运输巷 ［］ ５０ ３李世 平． 岩石 力学 简明教 程［ Ｊ 州： Ｍ． 徐 中国矿 业 出版社 ，９ ６９ 一 １８ ： ８ ２． 掘进施工 支护一段 时间后 ， 帮煤 体破碎严重 ， 上 锚杆支 护大部分失 ｌ】 去应有 支护作用 ， ３ 层 回采埋下 了安全隐患 。 为 ６ ３１高强度让压锚杆支护系统设计 ． 煤矿顶板 是由不同层状岩体组合成 的层状组合梁 ， 了使组合 为 梁达 到其最佳 强度 ， 应该设计合适的锚杆长度及锚杆系统 的安装应 力 。达到最佳组合梁 的锚杆 系统设计应满足下列条件 ：
深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术 韩孝广
深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术韩孝广摘要：近年来，矿井开采深度逐年增加，巷道周边的地应力也相对提高。
本文分析了深部煤矿应力分布特征及巷道围岩控制技术。
关键词：深部煤矿；应力分布特征；巷道围岩前言深部煤炭开采的最大特点是煤炭资源开采前煤岩体处于高原岩应力状态，而进行采掘活动后，裸露采掘空间表面垂直方向的应力迅速降到大气压。
这种变化引起围岩应力的调整，出现很高的集中应力，在围岩中形成很大的应力梯度。
围岩应力分布不是一成不变的，而是随着采掘活动的进行不断变化。
当煤岩体不能承受这种应力变化时，就会出现各种灾害，这对深部煤矿的安全、高效开采带来巨大威胁。
1 深部煤矿应力分布特征1.1 深部煤矿地应力测量与分析目前，许多矿区对深部煤矿的地应力特征缺乏理性认识。
当前直接用于地应力场的研究数据较为缺乏，许多煤矿对支护问题、冲击地压等，与地应力场联系较少。
矿井深度的增加导致地应力值增加，破坏巷道能力加强。
当前的地应力测量主要以空心包体法为主，某些条件下也可采用水压致裂法。
研究地应力学者通过整理600～1500m的深部矿区数据，剔除特殊地质环境测量数据后，总结出地应力测量的方法主要有：水压致裂法（用于一般地质条件）、结合应力解除法。
1.2 深部煤矿地区的地应力方向特征经过对我国深部煤矿地区的地应力测量研究，发现我国深部矿区地应力方向存在一些特征：岩层中的水平应力方向特征较为显著；最大水平应力角度下量值较垂直应力大。
2 深部巷道围岩控制技术巷道围岩控制技术按原理可分为3大类：①支护法。
它是作用在巷道围岩表面的支护方式，如各种类型的支架、砌碹支护，为了改善支架受力状况，提高支护阻力，还可实施壁后充填和喷浆等。
②加固法。
其是插入或灌入煤岩体内部起加固作用，使煤岩体自稳的方法，如各种锚杆与锚索、注浆加固，锚杆、锚索分为插入煤岩体内的部分（杆体、锚固剂），以及设置在巷道表面的构件（托板、钢带及金属网），因此，“锚杆支护”确切意义上应称为“锚杆加固”或“锚杆加固与支护”。
采动应力与围岩控制(矿大北京采矿考博)
1、简述矿山压力及其控制发展简史与现状。
P32、简述近水平工作面矿山压力显现的基本规律。
3、论述放顶煤工作面矿山压力研究的主要内容有哪些。
4、论述影响矿山压力显现的主要因素。
1）采高与回采工作面控顶距回采工作面的顶板下沉量与采高、控顶距的大小成正比关系。
2)工作面推进速度在工作面推进速度较慢的情况下，加快工作面的推进速度可以减小顶板的下沉量，改善顶板板状况。
但当工作面的推进速度提高到一定程度以后顶扳下沉量的变化逐渐成小。
因此，用加快工作面推进速度的办法减少顶板下沉量是有一定限度的。
3)开采深度随着开采深度的增加，一部分矿山压力显现增大，如煤壁上的支承压力增大，冲击地压、煤壁片帮及底鼓等现象加剧。
但对工作面顶板下沉量及支架上所承受的载荷并没有明显的影响。
这是因为回采工作面空间总是在上覆岩层大结构的保护之下的结果；4)煤层倾角由于煤层倾角的变化，顶板岩层重量在垂直于岩层层面的分力也发生变化。
煤层的倾角增大，垂直层面的分力减小，因而顶板压力减小，顶板的下沉量也较小。
但煤层倾角的增大会使采空区内的冒落矸石沿倾斜向下滑动，因而会引起上覆岩层移动规律的变化。
5、简述莫尔-库仑强度理论及适用范围。
P256、简述岩石边坡常见的破坏形式及原因。
7、简述岩石边坡常用的极限平衡方法及适用条件。
8、绘图说明双向等压应力作用下，圆形巷道围岩应力分布状况（解释弹性和弹塑性两种情况）。
P489、简述放顶煤工作面矿山压力显现的基本特点与顶板控制的主要方式。
基本特点:1)支撑压力分布。
与单一煤层开采相比，支承压力分布范围大，峰值点前移，支承压力集中系数没有显著变化。
综放面支撑压力的分布同时受到煤层强度、煤层厚度影响。
煤层愈软，10、为什么要进行工作面巷道超前支护，超前支护的原则是什么？11、无煤柱护巷的基本原理是什么，实施中应注意哪些问题？12、简述煤矿深部开采带来的矿山压力问题与解决对策？13、简述煤矿巷道支护常用的支护方式，简述锚杆支护的常用理论与前景。
深部特厚煤层强采动巷道围岩综合应力场演化及支护对策
深部特厚煤层强采动巷道围岩综合应力场演化及支护对策姜鹏飞;代生福;刘锦荣;汪占领;孟宪志【摘要】Taking the supporting of the roadway affected by strong mining in the No. 4 ultra-thick coal seam at Majialiang mine as the background, this paper analyzed the evolution law of the comprehensive stress field composed of in-situ rock stress field, mining-in-duced stress field and supporting-induced stress field in the auxiliary transport entry 14103 adjacent to the working face 14102 by on-site survey and numerical simulation. The in-situ rock stress test results showed that the in-situ rock stress of the roof rock of the No. 4 coal seam at Majialiang mine was high stress in terms of value and its direction is N30. 6~52. 1°W; based on the in-situ rock stress, it is analyzed that the mining-induced stress increased significantly from the crossing point of the auxiliary transport entry 14103 and the working face 14102 to the space 50m behind the working face and tends to be stable 150m behind the working face; the on-site survey showed that the change trend of the supporting-induced stress is consistent with that of the mining-induced stress, and the significant increase of the supporting-induced stress in the auxiliary transport entry 14103 is slightly behind that of the mining-induced stress in term of space due to the influence of coal pillars; the higher the prestress of the bolts and cable bolts is, more stable its force is; when the prestress is comparatively low, the change of the internal supporting-induced stress is more fierce due to the influence of the min-ing. Based on the analysis ofthe in-situ rock stress field, mining-induced stress field and supporting-induced stress field, the support-ing measures for the auxiliary transport entry 14103 were proposed. The on-site monitoring results showed that the after the mining of the working face 14102, the contraction ratio of the roadway section was only 8. 8%, which completely met the requirements for roadway transport and ventilation.%以麻家梁矿4号特厚煤层强采动巷道支护为背景,采用现场实测、数值模拟方法分析了14103辅运副巷在相邻14102工作面回采过程中的原岩应力场、采动应力场和支护应力场构成的综合应力场演化规律。
采动应力与围岩控制 考题范围
采动应力与围岩控制1、什么叫充分采动？控制煤矿开采引起地表下沉的主要方法有哪些？答：充分采动：当采空区尺寸（长度和宽度）相当大时，地表最大下沉值达到该地质条件下应有的最大值，此时的采动称为充分采动，充分采动后地表最大下沉值不再增加。
方法：1、留设煤柱控制岩层移动，如部分开采及留设保护煤柱。
2、充填法控制岩层移动，如采矿区充填、覆岩离层区充填。
3、调整开采工艺及参数控制岩层移动，如限厚开采、协调开采、上行开采等。
2、什么叫矿山压力、矿山压力显现？研究矿山压力及围岩控制有哪些作用？矿山压力常用的研究方法？答：矿山压力：由于矿上开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力定义为矿山压力。
矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷硐周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。
作用：1、生态环境保护2、保证安全和正常生产3、减少资源损失4、改善开采技术5、提高经济效益。
研究方法：1、理论研究，主要研究方法有（1）解析分析方法（2）数值分析方法（3）模糊分析、概率分析、随机分析、灵敏度分析、趋势分析等方法（4）近代数学、力学和计算机科学方法。
2、实验室试验，（1）岩石物理力学性质研究（2）利用相似材料模型进行模拟研究，在平面模拟实验装置基础上，进一步发展立体模拟实验台，也可利用光弹性模型进行模拟研究（3）在实验室条件下研究支架的整体性能和有关参数，建成具有先进水平的大型自移式液压支架试验装置，卧式和立式、单架及多框架多功能巷道支架试验台。
3、现场监测采场主要监测顶底板移近量、支架阻力、活柱下缩量和顶板破碎度；巷道主要监测顶底板移近量、支架变形、围岩应力分布和岩层内部移动规律。
3、冲击地压？和哪些因素有关？常用的防治方法？答：冲击地压：冲击矿压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等。
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。
《多次采动影响下大巷群围岩变形机理及全断面协同控制技术研究》
《多次采动影响下大巷群围岩变形机理及全断面协同控制技术研究》篇一一、引言在矿产资源开采过程中，多次采动对大巷群围岩稳定性的影响成为一个关键性的问题。
大巷群作为矿山的重要通道，其围岩的稳定性不仅直接影响着矿山生产安全，而且对整个矿山的开采计划和经济效率也具有重大影响。
本文针对这一核心问题，详细探讨多次采动影响下大巷群围岩的变形机理，并研究全断面协同控制技术，以期为矿山安全生产提供理论支撑和技术指导。
二、多次采动影响下大巷群围岩变形机理（一）采动对围岩的应力场影响多次采动会改变大巷群围岩的应力分布状态，产生高应力和低应力区域，这种不均匀的应力分布容易导致围岩变形、破裂和塌落。
其中，采动引发的集中应力和地压重新分布是造成围岩变形的最主要原因。
（二）围岩物理性质变化多次采动还可能导致围岩物理性质发生变化，如岩石强度降低、岩石的弹塑性变形等。
这些变化使得围岩的承载能力下降，加剧了围岩的变形和破坏。
（三）大巷群围岩变形特征大巷群围岩变形主要表现为整体沉降、局部坍塌和开裂等。
这些变形特征不仅与采动引起的应力场变化有关，还与围岩的物理性质密切相关。
三、全断面协同控制技术研究（一）技术概述全断面协同控制技术是一种综合性的控制技术，旨在通过多种手段实现对大巷群围岩变形的有效控制。
该技术包括监测预警、支护加固、卸压和防突等多种措施。
（二）监测预警技术监测预警技术是全断面协同控制技术的关键环节。
通过实时监测大巷群围岩的变形情况，可以及时发现潜在的隐患和风险，为采取有效的控制措施提供依据。
（三）支护加固技术支护加固技术是控制大巷群围岩变形的重要手段。
根据围岩的物理性质和变形特征，选择合适的支护方式和材料，可以有效提高围岩的承载能力和稳定性。
目前常用的支护方式包括锚杆支护、注浆加固等。
（四）卸压和防突技术卸压和防突技术是针对大巷群围岩局部坍塌和开裂等问题的有效措施。
通过合理布置卸压孔和防突设施，可以有效地降低地压和减少坍塌风险。
采动围岩应力与控制
采动围岩应力与控制1、简述矿山压力及其控制发展简史与现状。
2、简述近水平工作面矿山压力显现的基本规律。
答：近水平工作面推进过程中的矿压显现规律如下：首先开切眼，随着工作面的推进，直接顶冒落；工作面再推进，直接顶大面积冒落，老顶产生裂隙，并形成三铰拱式平衡；工作面再推进，老顶平衡失稳，老顶垮落，对工作面形成冲击，这次冲击叫初次来压，此时工作面推进的距离是初次垮落步距。
初次来压后，工作面再推进，老顶又形成三铰拱式平衡，再推进三铰拱式平衡失稳，老顶垮落；周而复始，老顶由稳定－失稳－稳定－失稳的过程就形成了周期来压。
两次来压之间，工作面推进的距离叫周期来压步距。
3、论述影响矿山压力显现的主要因素。
答：（1）采高与控顶距：采高越大，采出的窨越大，必然导致采场上覆岩层破坏越严重。
控顶距越大，矿压显现越严重。
（2）工作面推进速度的影响：工作面推进速度越慢，矿压显现越严重。
（3）开采深度的影响：随着开采深度的增加，巷道围岩的变形与支架上承受的压力都将增加，但开采深度对采场顶板压力大小的影响并不突出。
（4）煤层倾角的影响：煤层倾角对回采工作面矿山压力显现的影响也是很大的。
随着煤层倾角的增加，顶板下沉量将逐渐小。
（5）分层开采时的矿山压力显现：开采第一分层时，矿山压力显现规律与普通单一煤层开采没有任何区别。
但当回采以下各分层时，工作面顶板就变成了在第一分层回采时冒落的岩块。
这样，破碎的顶板必然给顶板管理工作带来新的困难。
4、简述放顶煤工作面矿山压力研究的主要内容有哪些？以及其矿山压力显现的特点？答：放顶煤工作面也具有单一煤层采面的一般矿压显现规律，如初次来压、周期来压等。
但由于一次采高增大，煤炭开采对直接顶岩层和老顶的扰动范围增大，加之直接顶力学特性的变化，势必引起采面矿压显现的新特点。
（1）支承压力分布。
综放开采的支承压力分布范围大，峰值点前移。
支承压力集中系数与单一煤层开采相比没有显著变化。
综放面制成压力的分布同时受到煤层强度、煤层厚度等影响。
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采动围岩应力与控制1、简述矿山压力及其控制发展简史与现状。
2、简述近水平工作面矿山压力显现的基本规律。
答：近水平工作面推进过程中的矿压显现规律如下：首先开切眼，随着工作面的推进，直接顶冒落；工作面再推进，直接顶大面积冒落，老顶产生裂隙，并形成三铰拱式平衡；工作面再推进，老顶平衡失稳，老顶垮落，对工作面形成冲击，这次冲击叫初次来压，此时工作面推进的距离是初次垮落步距。
初次来压后，工作面再推进，老顶又形成三铰拱式平衡，再推进三铰拱式平衡失稳，老顶垮落；周而复始，老顶由稳定－失稳－稳定－失稳的过程就形成了周期来压。
两次来压之间，工作面推进的距离叫周期来压步距。
3、论述影响矿山压力显现的主要因素。
答：（1）采高与控顶距：采高越大，采出的窨越大，必然导致采场上覆岩层破坏越严重。
控顶距越大，矿压显现越严重。
（2）工作面推进速度的影响：工作面推进速度越慢，矿压显现越严重。
（3）开采深度的影响：随着开采深度的增加，巷道围岩的变形与支架上承受的压力都将增加，但开采深度对采场顶板压力大小的影响并不突出。
（4）煤层倾角的影响：煤层倾角对回采工作面矿山压力显现的影响也是很大的。
随着煤层倾角的增加，顶板下沉量将逐渐小。
（5）分层开采时的矿山压力显现：开采第一分层时，矿山压力显现规律与普通单一煤层开采没有任何区别。
但当回采以下各分层时，工作面顶板就变成了在第一分层回采时冒落的岩块。
这样，破碎的顶板必然给顶板管理工作带来新的困难。
4、简述放顶煤工作面矿山压力研究的主要内容有哪些？以及其矿山压力显现的特点？答：放顶煤工作面也具有单一煤层采面的一般矿压显现规律，如初次来压、周期来压等。
但由于一次采高增大，煤炭开采对直接顶岩层和老顶的扰动范围增大，加之直接顶力学特性的变化，势必引起采面矿压显现的新特点。
（1）支承压力分布。
综放开采的支承压力分布范围大，峰值点前移。
支承压力集中系数与单一煤层开采相比没有显著变化。
综放面制成压力的分布同时受到煤层强度、煤层厚度等影响。
煤层愈软，支承压力分布范围愈大，峰值点距煤壁愈远；煤层愈厚，支承压力分布范围愈大，峰值点距煤壁愈远。
（2）放顶煤工作面支架载荷不大，说明离工作面不远的高处就形成平衡结构。
支架受载并不因采高加大而增加，仅和煤的强度有关，煤的强度大，则顶煤的完整性愈好，支架载荷稍大。
放顶煤工作面仍有周期来压现象，但不明显，初次来压强度也不大。
这是由于破断岩板离工作面较高的原因。
（3）放顶煤工作面的煤壁及端面顶板的维护显得特别重要。
因为煤顶容易破碎，尤其当煤壁片帮、煤顶节理和裂隙比较发育、遇有局部断层、褶曲构造，老顶来压时，加上放顶煤工作面推进速度较慢，容易产生端部冒顶。
因此改善端部结构，加大支架的实际端面初撑支护强度十分重要。
（4）放顶煤工作面，端头压力和工作面两端平巷压力并不大，虽然由于一次采高增加引起支承压力增加，但由于是一次采全厚，故回采巷道的矿压显现较分层多次开采缓和。
（5）支架前柱的工作阻力大于后柱工作阻力。
5、简述莫尔一库仑强度理论及适用条件。
答：莫尔—库伦理论认为材料发生破坏是由于材料的某一面上剪应力达到一定的限度，而这个剪应力与材料本身性质和正应力在破坏面上所造成的摩擦阻力有关。
即材料发生破坏除了取决于改点的剪应力，还与改点正应力相关。
莫尔强度理论课表述为三部分：（1）表示材料上一点应力状态的莫尔应力圆；（2）强度曲线；（3）将莫尔应力圆和强度曲线联系起来，建立莫尔强度准则。
莫尔—库伦理论较全面地反映了岩石的强度特性。
它实用于塑性岩石以及脆性岩石的剪切破坏；能体现岩石的抗压强度远大于抗拉强度的特性；能解释岩石在三轴等压压缩条件下不破坏和三轴等拉条件下会破坏的现象。
图1 莫尔－库仑准则强度曲线ϕτcot +=c则1312sin 2cot 2NMDMc ϕσσσσϕ=-=++ 解得：132sin cot 1sin 1sin 1sin c ϕϕϕσσϕϕ+=+-- 总之，莫尔强度理论较全面地反映了岩石的强度特性。
它实用于塑性岩石以及脆性岩石的剪切破坏；能体现岩石的抗压强度远大于抗拉强度的特性；能解释岩石在三轴等比压缩条件下不破坏(因强度曲线在受压区不闭合)和三袖等拉条件下会破坏(因强度曲线在受拉区闭合)的现象。
莫尔认为，固体材料的破坏是由于材料面上的剪应力达到一定程度（即极限剪应力），剪应力不仅与材料端面性质有关，并与作用在端面上的主应力有关。
6、绘图说明双向等压条件下圆形巷道围岩内的应力分布，并加以解释。
答：1、在弹性条件下图2 弹性条件下圆形巷道应力分布图 图3 塑性条件下圆形巷道应力分布图如图2所示，根据弹性力学可以得到)1(22211r r t +=σσ )1(22211r r r -=σσ①在双向等压应力场中，圆7L 周边全处于压缩应力状态。
②应力大小与弹性常数且与E 、μ无关。
②t σr σ的分布和角度无关，皆为主应力，即切向和径向平面均为主平面。
④双向等压应力场中孔局边的切向应力为最大应力，其最大应力集中系数尺＝2，且与孔径的大小无关。
当t σ＝2γH 超过孔周边围岩的弹性极限时，围岩将进人塑性状态。
⑤其他各点的应力大小则与孔径有关。
⑥在双向等压应力场中因孔周围任意点的切问应刀q 与径向应力久之和为常数，且等于21σ。
2、在塑性条件下如图3所示，由于巷道的开挖，而引起巷道周边的应力重新分布，重新分布的力使围岩产生了塑性变形，形成了塑性圈。
而径向应力r σ与弹性条件下的一致，但切向应力t σ由于塑性变形而使其在巷道边缘不为零，并在巷道边缘到塑性圈是逐渐增大，过了塑性圈，规律与弹性条件下一致。
7、简述煤矿巷道常用的支护方式，简述锚杆支护的常用理论与前景。
答：巷道支护分为巷内支护和巷旁支护。
（1）、巷内支护形式有巷道内基本支护和巷道内加强支护两类。
其中，巷道内基本支护形式有：1）木材支架 2）金属支架 3）锚杆巷道内加强支护主要有：1)永久性加强支护，即在巷道内安设支架以后不再拆除。
2)临时性加强支护，临时性加强支护一般采用便于拆装和能及时承载的单体液压支柱或金属摩擦支柱。
(2)巷旁支护。
根据巷旁支护的力学特性和支护带的宽度，可以将巷旁支护分为如下：1）矸石带 2）木垛 3）密集支柱 4）人工砌垛 5）刚性浇注带。
常用理论：一、悬吊理论1952年路易斯·阿•帕内科（Louis A·Panek）等发表了悬吊理论，悬吊理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上。
悬吊理论较直观地揭示了锚杆的作用，但没有考虑到围岩的自承能力，将锚固体与原岩体分开，与现场实际有一定出入，而且其只适用于巷道顶板，不适用帮、底。
当巷道顶板软弱岩层较厚或围岩破碎范围较大时，悬吊理论就不适用。
二、组合梁理论组合梁理论认为巷道顶板中存在着若干分层的层状顶板，可看作是由巷道两帮作为支点的一种梁，这种岩梁支承其上部的岩层载荷。
图1.6 锚杆支护悬吊示意图图1.7 锚杆支护组合梁示意图使用锚杆将各层“装订”成一个整体的组合梁，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象。
在上覆岩层荷载作用下，这种较厚的组合梁比单纯的迭加梁，其最大弯曲应变和应力将大大减小，挠度亦减小。
而且各层间摩擦阻力愈大，整体强度愈大，补强效果愈好。
三、压缩拱理论压缩拱理论是由兰氏（T•A•Lang）和彭德（Pender）通过光弹试验提出来的。
压缩拱原理认为，在拱形巷道围岩的破裂区中，安装预应力锚杆时，在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力，如果沿巷道周边布置的锚杆间距足够小，各个锚杆的压应力维体相互交错，这样使巷道周围的岩层形成一种连续的压缩带（拱）。
四、最大水平应力理论澳大利亚学者盖尔（W•J•Gale）在上世纪90年代初提出了最大水平应力理论。
该理论认为：矿井岩层的最大水平应力理论，在最大水平应力作用下，巷道顶底板岩层发生剪切破坏，因而会出现错动与松动引起层间膨胀，造成围岩变形。
锚杆所起的作用是约束其沿轴向岩层膨胀和垂直于轴向的岩层剪切错动，因此要求具备有强度大、刚度大、抗剪阻力大的高强锚杆支护系统。
我国学者对锚杆支护机理的新认识国内在对公认的三大传统的锚杆支护图1.8 锚杆支护组合拱示意图理论基础上，对锚杆作用机理这个实质问题，又做了大量的深入研究与探讨，进一步揭示了锚杆支护的实质，促进了锚杆支护理论研究的发展，扩大了锚杆支护技术应用的范围。
一、侯朝炯、勾攀峰教授提出的巷道围岩强度强化理论。
二、陆士良教授等对锚杆锚固力的内涵及作用进行了深入研究，认为锚杆对围岩的锚固作用是通过锚固力来实现的，而锚固力是依赖围岩变形而产生和发展的。
三、林崇德博士对煤巷锚杆加固作用机理的研究认为：锚杆加固对于提高围岩自身的最大承载能力没有明显效果，但在围岩产生塑造破坏后，对提高围岩的残余强度及承载能力有显著作用。
四、董方庭教授提出的松动圈理论认为：巷道支护的主要对象是围岩松动圈产生、发展过程中的碎涨变形力，锚杆受拉由松动圈的发生、发展引起，因此开巷后是否需要支护和支护强度由松动圈大小决定。
8、论述煤矿开采过程中可能造成的顶板灾害、预防顶板事故的重要性及其控制技术。
答：一般来说，顶板事故分为采区顶板事故和巷道顶板事故。
1、采区顶板事故又分为大型冒顶和局部冒顶。
其中，大型冒顶又分为：1)周期来压时压垮式冒顶，造成原因式工作阻力步够，初撑力低；2)厚并难冒顶板大面积冒顶，原因是由于顶板难冒，形成大面积的悬顶，当顶板压力大于极限应力时就产生大面积冒顶；3)大面积垮落，是由于大面积的漏顶而产生；4)复合顶板，由于下软上硬顶板，使顶板容易产生离层。
局部冒顶分为：1)工作面两端冒落，成因使空顶面积大；2)端面冒落，顶板破碎，支撑不够，产生片帮引起的；3)放顶线，在放顶线产生游离的岩块；4)地质破碎带，原因使地质条件差。
2、巷道顶板事故分为巷道掘进头冒顶、巷道交叉口冒顶。
前者使因为支护不及时，后者使因为漏顶的面积大。
顶板事故是煤矿不容忽视的重要灾害事故之一，它不同于瓦斯煤尘爆炸，群死群伤的重特大恶性事故通常比较少见，而零散事故却频繁发生，凡是有人工作的地点，都有可能发生这类事故，分布范围也特别广泛。
也正因为一次死亡人数难以构成群死群伤的恶果，往往人们的重视程度不够，管理不细，忽视其累计的恶果，加强顶板管理、减少或杜绝顶板事故发生仍是降低百万吨死亡率，扭转煤矿安全生产形势的重点工作之一。
控制措施：9、论述矿山压力与围岩控制研究的主要内容。
答：包括矿山岩石和岩体的基本性质；矿山岩体的原岩应力；采场顶板活动规律；采场矿压显现规律；采场顶板支护方法；采场岩层移动与控制；巷道矿压显现规律；巷道维护原理和支护技术；厚煤层及浅埋煤层开采岩层控制；煤矿动压现象及控制等。
10、什么是原岩应力？其分布的规律是？研究原岩应力分布对采矿工程的意义有哪些？答：原岩应力――岩石中自然条件下存在的应力，包括自重应力和构造应力。