矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制.
事故 原因 调查 处理
不能忘却的沉痛：近年重大矿难事故汇览
· 2005年2月，辽宁孙家湾煤矿特大瓦斯爆炸事故 遇 难 经 过 214人。（直接经济损失4968.9万元） 事故发生地点在孙家湾煤矿3316外风道掘进工作面，2月14日白班，孙家湾煤矿正常作业， 到14时50分，3316外风道掘进工作面突然发生矿震，地面瓦斯通风检测突然没有显示。据当 时地面有关人员介绍，14时50分有明显矿震感觉，到15时03分，井下242采面工人宁海涛在 井下汇报说，242面有反风，之后，井下－357调度汇报，－357大巷全是烟。由于冲击地压 造成3316风道外段大量瓦斯异常涌出，3316风道里段掘进工作面局部停风造成瓦斯积聚、瓦 斯浓度达到爆炸界限；工人违章带电检修临时配电点的照明信号综合保护装置，产生电火花 而引起瓦斯爆炸。
事 故 原 因 调 查 处 理
不能忘疆阜康神龙煤矿特别特大瓦斯爆炸事故 遇 难 经 过 事 故 原 因 调 查 处 理 83人 7月8日有迹象表明该矿井下瓦斯浓度大幅超标，而在事故发生前的3～4个 小时，井下瓦斯浓度已高达2％～3％（正常浓度应低于1％），但矿方始终 未采取应急措施，7月11日凌晨4时左右爆炸发生。 煤矿企业的安全主题责任不落实；一些地方的领导“安全第一”的责任意 识不强，落实安全生产的态度不坚决、措施不得力；少数煤矿安全生产监 察监管工作人员工作不力；阜康神龙煤矿的矿主胆敢铤而走险，不顾80多 名矿工的生命安全，违规违法生产。 组成组长为国家安全生产监督管理总局局长李毅中，并由新疆主要领导参 加的调查组；全力展开搜救工作；妥善安置伤员；新疆严厉打击煤矿违法 违规行为 消除事故隐患；全区通报阜康矿难，自治区主席向遇难者表示哀 悼；检察院以涉嫌重大劳动安全事故罪，批准逮捕阜康神龙矿难5名责任人； 与遇难者家属达成赔偿协议，遇难者得到妥善安置。
矿山压力与岩层控制
1实验表明岩石在不同状态下的强度值由大到小顺序：三向等压抗压强度，三向不等呀抗压强度，双向抗压强度，单向抗压强度，抗剪强度，单向抗拉强度2煤矿开采种用全部跨落发处理采空区，采空空间上方顶板岩层由下向上形成垮落带，裂隙带，弯曲下沉带3采场上覆岩层假说压力拱假说：此假说对采煤工作面前后支承压力及采煤空间处于减压范围作出粗略的但却是经典的解释，而对于此拱的特性，岩层变形，移动和破坏的发展过程以及支架与围岩的相互作用，没有做任何分析悬梁臂假说：此假说可以解释工作面近煤壁处顶板下沉量小，支架载荷也小，而距煤壁越远则两者均大的现象，同事还可以解释工作面前方出现的支承压力及工作面出现的周期来压铰接岩块假说：此假说对支架和围岩的相互作用做了比较详细的分析。
此假说正确的阐明了工作面上覆岩层的分带情况，并初步涉及岩层内部的力学关系及其可能形成的结构。
但此假说未能对铰接岩块间的平衡关系做进一步研讨预成裂隙假说：此假说认为，为了有效控制顶板，应保证支架具有足够的初撑力和工作阻力，并应及时支撑住顶板岩层，使各岩层之间保持挤紧状态4顶板事故基本类型：采煤工作面顶板事故从力源上看有压垮、漏冒、推垮三种基本类型。
回采工作面采煤后，不同物理性质的顶板岩层都要对回采工作面支架有垂直于层面方向的或大或小的顶板力，如果支架支不起这个顶板力，就会发生压垮型冒顶。
依据岩层的强度、分层厚度和岩层内裂隙情况宏观上可以把直接在煤层上面的顶板分为松软的、中等稳定的和坚硬的三类。
对中等稳定以下，尤其是松软的直接顶板，采煤后如果支架护不住碎顶，就会发生漏冒型冒顶。
此外，直接顶板岩层还可能施加给支架以沿层面方向的推力，支架的稳定性不好，受推力时稳不住，就会发生推垮型冒顶。
5液压支柱有哪几种？其特性？有支撑式，掩护式，支撑掩护式三种支撑式支架，其支撑力分布靠煤壁小，靠采空间大。
能适应中等稳定式或完整的直接顶板，尤其是能适应有老顶下沉来压的工作面掩护式支架，支撑力主要集中在煤壁附近，能适应松软破碎的直接顶板，但是靠采空区的支撑力较小，不能适应有老顶下沉来压的工作面支撑掩护式支架结构稳定有抵抗来自层面方向的推力。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制一．名词解释矿山压力：由于矿山开采活动的影响，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。
原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。
充填开采：就是用充填材料来充填已采空间，借以支撑围岩，防止或减少围岩垮落和变形的顶板管理技术，采用此方法管理顶板的采煤方法称为充填开采。
关键层：对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层。
锚固力：锚杆对围岩所产生的约束力称为锚固力。
根据约束方式分为：托锚力，黏锚力，切向锚固力；根据锚固阶段分为：初锚力，工作锚固力，残余锚固力。
沿空留巷：在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其他有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，作为下区段工作面的回采时的回风平巷称为沿空留巷。
沿空掘巷：在上一区段工作面运输平巷废弃后，待采空区上覆岩层移动基本稳定后，沿被废弃的巷道边缘，掘进下一工作面的区段回风平巷称为沿空掘巷。
冲击矿压：是压力超过煤岩体强度极限，聚积在采掘工程周围煤岩体之中的能量突然释放，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，造成煤岩体振动和破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等。
充分开采：当采空区尺寸相当大时，地表最大下沉值不再随采空区尺寸增大而增大的开采状态称为充分采动。
二．简答题1.原岩应力概念组成部分以及场规律特点：（☆）答：天然存在于原岩内与人为因素无关的应力场称为原岩应力场。
其主要组成部分是自重应力场和构造应力场。
其规律特点：（1）实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量。
（2）水平应力普遍大于铅直应力。
（3）平均水平应力与铅直应力的比随深度增加而减小。
（4）最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。
2.构造应力场的特点：答：由于地质构造运动而引起的应力场称为构造应力场。
其特点：（1）构造应力以水平应力为主，具有明显的区域性和方向性。
矿山压力与岩层控制
一、名词解释1.矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法。
2.极限平衡状态：范围内岩块所处的应力圆与其强度包络线相切3.老顶的周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。
4.关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制多用的岩层称为关键层5.底板比压：将支架底座对单位面积底板上所造成的压力称为底板载荷集度，即底板比压6.煤矿动压现象：煤矿在开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应。
这些现象统称为煤矿动压现象。
7.支承压力：回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力。
8.测压系数：9.应力集中：受力体内，孔周围局部区域应力高于其它区域应力的现象10.原岩应力：未受开采影响的岩体内，由于岩体自重和构造运动等原因引起的应力11.冲击地压：煤岩体突然动力破坏，释放大量能量的灾害动力现象，可摧毁巷道、引发其他矿井灾害，造成人员伤亡二、简答题1.绘图表示采场水平和垂直的分区分带2.回采工作面支柱工作特性有几种，绘图加以说明3.采空区的处理方法4.冲击地压的预测预报方法答：冲击地压的预测主要包括时间、地点和规模大小。
目前主要采用的采矿方法，包括根据采矿地质条件确定冲击矿压危险的综合指数法、数值模拟分析法、钻屑法等；采用地球物理方法，包括微震法、声发射法、电磁辐射法、振动法、重力法等，可以达到准确预报冲击矿压可能发生的地点和位置，较准确地确定冲击矿压发生强度和震动释放能量的大小。
5.影响采场矿山压力的主要影响答：1.采高与控顶距2.工作面推进速度的影响3.开采深度的影响4.煤层倾角的影响5.分层开采时的矿山压力显现6.巷道围岩压力及影响因素答：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。
（1.松动围岩压力2.变形围岩压力3.膨胀围岩压力4.冲击和撞击围岩压力）。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制一、名解：1.矿山压力：是指分布于岩层内部各点应力，又包括作用于围岩上的任何部分边界上的外力。
2.支承压力：是指煤层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用于煤层、岩层、和矸石上的垂直压力。
3.围岩应力：是指洞室开挖后，周围岩体失去原来的平衡，引起洞室一定范围内岩体应力发生改变，重新调整形成新的应力。
4.原岩应力：是指把未受采掘扰动影响的岩石应力称为原岩压力。
5.基本顶：是指运动时对回采工作面矿山显现有明显影响的传递岩梁的总合，在初次来压后，是一组在推进方向上能够始终传递水平应力的不等高裂隙。
6.直接顶：是指在采空区内已夸落，在回采工作面内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在回采工作面推进方向上不能始终保持水平力传递。
7.泊松比：是指岩石在受单向压缩载荷时，试件在轴向压缩的同时产生横向膨胀，其横向与纵向的比值称为泊松比。
8.初次夸落距：是指当工作面自开切眼推进一段距离后直接顶悬露达到一定的高度，采空区进入初次放顶，直接顶开始夸落，此时直接开始夸落的距离称为初次夸落距。
9.周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。
10.步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
11.砌体梁：在一定的条件下能够形成表似梁实则为半拱结构。
这种平衡结构形如砌体，故称为砌体梁。
12.关键层：在回采工作面上覆岩层中存在多个岩层时，对岩体活动全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。
13.碎胀性：是指岩石破碎后处于松散状态下得体积与破碎时的体积之比。
二、填空：1.三横三纵：三纵带是指弯曲下沉带、裂隙带、冒落带；三横是指煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区。
2.直接顶完整性的取决因素：岩石本身的性质、裂隙的发育情况直接顶内的各种原因造成的层理。
3.节理裂隙的分类：原生裂隙、构造裂隙、压裂裂隙。
4.影响顶板下沉的因素：采高、采深、倾角及推进的速度。
5.采区巷道的支护形式：基本支护、加强支护、巷旁支护、巷道围岩加固。
太原理工矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制第一章 采场顶板活动规律1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力. 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.矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法.矿山压力显现：矿山压力作用使巷道硐室周围岩体支护物发生力学现象.采场（回采工作面）：矿井下生产的现场工作地点或工作区域，直接大量采取煤炭的场所.上覆岩层：附存在煤层之上的岩层称为顶板；底板：位于煤层下方的岩层.直接顶：直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层.老顶：位于直接顶之上（有时直接位于煤层之上）对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层.2、矿山压力控制的意义：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3、采空区处理方法：刀柱法（留煤柱法）、缓慢下沉法、全部充填/局部充填法、全部垮落法.4、采场上覆岩层活动规律的假说（1）压力拱假说：工作面上部岩层由于自然平衡形成压力拱，工作面前方煤壁形成前拱脚a ，采空区矸石或充填物形成后拱脚b ，a 和b 均为应力增高区，工作面处于应力降低区。
压力拱假说对回采工作面前后的支承压力及回采工作空间处于减压范围做了解释，但并未对此拱的特性、岩层变形、移动和破坏的发展过程以及支架与围岩的相互作用进行分析；（2）悬臂梁假说：工作面和采空区上方顶板可视为一端固定于岩体，另一端处于悬伸状态，当悬伸长度很长时，发生有规律的周期性折断，从而引起周期分析。
此假说解释了工作面近煤壁处顶板下沉量小，支架载荷也小，距煤壁越远两者越大，工作面前方出现的支承压力和工作面的周期来压现象；（3）铰接岩块假说：工作面上覆岩层的破坏可分为垮落带和规则移动带，规则移动带岩块相互铰合形成一条多环节的铰链，而规则地在采空区上方下沉。
该假说正确说明了上覆岩层的分带情况，并初步涉及岩层内部的力学关系及可能形成的结构，但并未对铰接岩块的平衡关系作进一步的探讨；（4）预成裂隙假说：采场上覆岩层由于受开采活动影响产生各种裂隙，因此将其视为假塑性梁。
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（4） 采动影响稳定阶段 回采引起旳应力重新分布趋向稳定后，巷道围
岩变形速度再一次明显降低，但依然高于掘进影 响稳定阶段时变形速度，围岩变形量按流变规律 不断缓慢地增长。
（5） 二次采动影响阶段 巷道受本区段回采工作面（B）旳回采影响
时，因为上区段残余支承压力，本区段工作面超
前支承压力相互叠加，巷道围岩应力急剧增高，
图7-8区段平巷围岩变形
(1)巷道掘进影响阶段
(2)
煤体内开掘巷道后，巷道围岩出现应力
集中，在形成塑性区旳过程中，围岩向巷道空
间明显位移。伴随巷道掘出时间旳延长，围岩
变形速度逐渐衰减，趋向缓解。巷道旳围岩变
形量主要取决于巷道埋藏深度和围岩性质。
(3)(2) 掘进影响稳定阶段
(4) 掘巷引起旳围岩应力重新分布趋于稳定，
关系旳不同，巷道位置能够分为下列几类： （1） 与回采空间在同一层面旳巷道称为本 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承压力旳分布规律，可作 为平面问题处理。
（2） 与回采空间不在同一层面，其下方旳 巷道称为底板巷道，分析底板巷道位置时，应 该考虑回采空间周围底板岩层中应力分布规律， 按空间问题处理当然，位于回采空间所在层面 上方旳巷道称为顶板巷道 。 （3） 厚煤层中、下分层以及相邻煤层中旳 煤层巷道，有可能同步受到本分层和上分层以 及相邻煤层采面旳采动影响。分析此类巷道位 置时，根据巷道与回采空间位置和采掘时间关 系，综合考虑回采空间周围煤体上支承压力和 顶、底板岩层中应力旳叠加影响。
图7-5 a表达上部煤层单侧采动引起底板岩层 内应力分布，图7-5 b表达上部煤层两侧采动遗留 保护煤柱引起底板岩层内应力分布。
如图所示，除了在煤柱下方底板岩层一定范 围内形成应力增高区外，位于煤柱附近旳采空区 下方底板岩层一定范围内形成应力降低区。
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象。
•
粘性流动——蠕变后卸载，部分变形不能恢复的现象。
矿山压力与岩层控制
•
•
与岩石类别有关（粘土矿物岩石蠕变显著）
•
岩石蠕变
•
• 段）
与应力大小有关（高应力蠕变明显，超过极限
应力，蠕变进入不稳定阶
•
蠕变试验：时间长；
•
测量要求精度高（用千分表）；
•
载荷恒定。
•
•
研究蠕变的意义：了解岩石的长时强度。
矿物：存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。 结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况。
(结晶、胶结)
构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
（节理、裂隙、空隙、边界、缺陷）
矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。
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要确保试验岩样的天然状态。 岩样应具有一定的代表性。 钻孔采样时应尽量垂直于层面打孔，偏斜角不大于0.5°。 采取的岩(煤)块规格大体为长×宽×高=20×20×15cm。 上下端面的不平整度不大于0.1mm，上下端面的直径差不大于0.2mm。 试件端面垂直于试件轴的偏差不大于0.001rad。 圆柱形试件：φ4.8－5.2cm ，高H=（2－2.5)φ 长方体试件：边长L= 4.8－5.2cm , 高H=（2－2.5)L
•理想塑性
•具有应变硬化的塑性
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••3、一般岩石的变形： • • 瞬时弹性变形 • • 后效弹性变形 • • 塑性变形
• • 岩石与其它金属及晶体矿物不同，因其有节理、裂隙存在，在应 力不高阶段，内部结构即有破坏，在产生弹性变形的同时，产生塑性 变形。
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一：名词。
1.矿山压力：由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围.煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力，就叫做矿山压力。
2.原岩应力：天然存在于原岩而与任何认为原因无关的应力。
3.支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道两侧增加的切向应力。
4.初次来压：由于老顶第一次失稳而产生的工作而顶板来压。
5.砌体梁：工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构。
6.周期来压：由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象。
7.残余碎胀系数：8.关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层。
9.冲击矿压：其是聚集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的现象。
10.超前支撑压力：11.极限跨距：老顶达到初次断裂的跨距称为极限跨距。
12.初次来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。
13.端面破碎度：支架前梁端部到煤壁间顶板破碎程度。
14.顶板冒落敏感度：端面距为1m时的端面破碎度。
二：解答：1.初次来压、周期来压的表现形式？答：初次来压：顶板下沉量和下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷增加；顶板破碎，出现平行于煤壁的裂缝，甚至出现台阶下沉；工作面前方煤壁内压力过度集中，致使煤壁破坏范围扩大，煤壁严重片帮、支柱折损或插入底板。
周期来压：顶板下沉速度急剧增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷普遍增加；有时还可能引起煤壁片帮、顶板台阶下沉、支柱折损，甚至工作面冒顶事故。
2.简述有关回采工作面上覆岩层结构的假说。
答:1.压力拱假说，认为在这两个前后拱脚之间，无论在顶板或底板中都形成了一个减压区，回采工作面的支架只承受压力拱内的岩石重量。
2.悬臂梁假说，认为顶板岩层是一种连续介质，在靠近煤帮处顶板下沉量最小，表现的顶板压力也小。
3、预成裂隙假说，认为由于开采的影响，回采工作面上覆岩层的连续性被破坏，从而成为非连续体。
在回采工作面周围存在着应力降低区、应力增高区和采动影响区。
矿山压力与岩层控制
• 矿山压力有关概念（要点内容） • 矿山压力教学内容 • 学习矿压的意义（要点内容） • 采矿工程矿压特点
1
绪论
一、 矿山பைடு நூலகம்力有关概念
• 矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在周围岩体中形成的，及作用于支护
物上的力，简称“矿压”。在相关学科把其称为地层压力（简称“地压”）、 岩石压力（简称“岩压”）、二次应力、工程扰动力等。包括原岩对围岩作 用力，围岩体内之间作用力（如支承压力）和围岩对支护物作用力（狭义矿 压，如巷道围岩压力、采场顶板压力） 。
1、巷道地压：包括第二章矿山岩体的原岩应力及其重新分布、第 七章巷道矿压显现规律和第八章巷道维护原理和支护技术。
2、采场矿压：包括第三章采场顶板活动规律、第四章采场矿山压 力显现规律、第五章采场顶板支护方法、第六章采场岩层移动及其控制、 第九章厚煤层综放开采岩层控制、第十章浅埋煤层开采岩层控制和第十 二章非煤矿山岩层控制与边坡稳定等。
• 矿山压力与岩层控制是研究矿山岩体力学现象的机理、控制理论，以及控制 所采用的人工构筑物的学科，属于岩石力学的分支，是矿山采掘工程的基础 学科。
2
二、 矿山压力教学内容
矿山压力及其岩层控制，主要讨论矿山压力的形成及其分布特征， 矿山压力的显现规律，及其对矿山压力的控制措施。按研究的地点和显 现特征，包括采场矿压、巷道地压、冲击地压和矿压研究方法等内容。
3、冲击地压：第七章煤矿动压现象及其控制。 4、矿压研究方法：第十三章矿山岩层控制研究方法（包括矿山现 场研究、实验室研究和数学力学分析）。
3
井 按机理分类 巷 地 按地点分类 压
变形地压、松动地压、膨胀地压 竖井地压、平巷地压
露天采场矿压（边坡稳定）
矿
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制一、概念题1、矿山压力采动后作用于岩层边界或存在于岩层之中使围岩向已采空间运动的力，即采动后促使围岩向已采空间运动的力，称为矿山压力。
2、岩层控制把矿山压力显现控制在不影响或尽量少影响正常的安全采掘工作而进行的开拓部署和支护控制措施。
3、矿山压力显现采动后，在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象，其基本表现形式为围岩运动与支架受力。
4、直接顶在采空区内已跨落、在采煤工作面内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在采煤工作面推进方向上不能始终保持水平力的传递。
5、基本顶指运动时对采煤工作面矿压显现有明显影响的传递岩梁的总和，在初次来压后，是一组在推进方向上能够始终保持传递水平力的不等高裂隙梁。
6、传递岩梁每一组同时运动或近乎同时运动的基本顶岩层可以看成一个运动的整体，称为“传递力的岩梁”，简称“传递岩梁”。
7、支承压力煤炭采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用在煤层、岩层和矸石上的垂直压力，属于矿山压力的范畴。
8、内外应力场基本顶岩梁断裂结束时，以断裂线为界将支承压力明显地分为两个部分：断裂线与工作面煤壁之间的应力场为“内应力场”；断裂线外（至不受采动影响的原岩应力之间）的应力场为“外应力场”。
9、初次来压采煤工作面从切眼开采至基本顶首次断裂，使工作面发生明显的顶板下沉和支架承受较大的静载荷或冲击载荷，这种矿山压力显现叫做基本顶初次来压。
10、周期来压基本顶周期性裂断及回转下沉引起的明显矿山压力显现。
11、直接顶初次垮落步距直接顶初次垮落时自开切眼到支架后排放顶线的距离。
12、底板比压在单位面积底板上所造成的压力称为底板载荷集度，即底板比压。
13、给定变形在岩梁由端部断裂到沉降至最终位态的整个运动过程中，支架只能在一定范围内降低岩梁的运动速度，但不能对岩梁运动的最终位态起到限制作用，岩梁运动稳定时的位置状态由岩梁的强度及两端支承情况决定。
14、限定变形是指采场支架对岩梁运动进行必要的限制，即在支架阻力的作用下，岩梁不能沉降至最低位态。
矿山压力与岩层控制
采场矿山压力显现基本规律
生产技术科
唐 猛
采场矿山压力显现基本规律
第一节
第二节
概
述
老顶的初次来压
第三节
第四节
老顶的周期来压
顶板压力的估算
第五节
第六节
回采工作面前后支承压力分布
影响采场矿山压力显现的主要因素
第一节
概
述
回采工作面常见的矿山压力现象：
一、顶板下沉
一般指顶底板相对移近量。 常以每米采高、每米推进度下沉量（S/L· M） 作为衡量顶板状态的一个指标。
图4-11 回采工作面的顶板压力
(1)直接顶载荷Q1
Q1＝∑h· L1· γ
∑h－直接顶厚度； L1－悬顶距； γ－容重。 单位面积上载荷（支护强度）：
q1=Q1/L
当L1＝L，q= ∑h·γ
(2)老顶载荷Q2 采用直接顶载荷的倍数估算老顶的载荷。
p q1 q2 n h
但采深增大对采场矿压显现影响并不显著，只是煤 壁片帮现象将加剧。这是由于老顶岩层形成的“ 砌体梁 ” 大结构对采场支护“小结构”起到了保护作用。采深对 “砌体梁”结构的稳定性影响不大。
四、煤层倾角的影响
图4-23 采空区冒落矸石滑移及其造成的后果
四、煤层倾角的影响
①工作面沿倾斜方向向下推进时（俯采工作面）
Q A＋B－T · tg(ψ-θ)
对于冒落带岩层，T＝0，P＝QA+B,即支柱阻力能 承受控顶区全部岩层重量。
二、老顶的周期来压
老顶岩层的周期性破断而引起“砌体梁”结构 的周期性失稳而引起的顶板来压现象称为采场周期 来压。 周期来压的主要表现形式是：顶板下沉速度急剧 增加，顶板的下沉量变大；支柱载荷普遍增加；有 时还可能引起煤壁片帮、顶板台阶下沉、支柱折损， 甚至工作面冒顶事故。
矿山压力与岩层控制
采动在煤或岩层中开掘巷道和进行回采工作称为对煤（或岩）层的“采动”。
采动空间采动后，在煤（或岩）层中形成的空间称为“采动空间”。
围岩采动空间周围岩体，包括图2.1中所示的顶板（T），底板（D）及两帮（B）岩层，统称为“围岩”。
1直接顶直接顶是指在老塘（采空区）内已跨落，在采场内由支架暂时支撑的悬臂梁，其结构特点是在采场推进方向上不能始终保持水平力的传递。
2基本顶是指运动时对采场矿压显现有明显影响的传递岩梁的总合。
在初次来压后，是一组在推进方向上能始终传递水平力的不等高裂隙梁。
3传递岩梁把每一组同时运动（或近似同时运动）的岩层看成一个运动的整体初次来压采场各岩层初次运动在采场的压力显现称为初次来压。
周期来压岩层周期性运动在采场的矿压显现称为采场周期来压。
矿山压力采动后作用于岩层边界上或存在于岩层之中，促使围岩向已采空间的运动的力。
（即采动后促使围岩运动的力）矿山压力显现采动后，在矿山压力作用下通过围岩运动与支架受力等形式所表现出来的矿山压力现象，称为“矿山压力显现”。
矿山压力显现的基本形式包括围岩的明显运动与支架受力等两个方面。
初次来压采场各岩层初次运动在采场的压力显现支承压力煤层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用在煤层、岩层和矸石上的垂直4压力。
支承压力显现在支承压力作用下发生煤层压缩和破坏，相应部位的顶底板相对移动以及支架受力变形等现象统称为支承压力的显现。
直接顶初次垮落当直接顶跨落高度达到1m以上、跨落长度达工作面长度一半以上时，就叫做直接顶初次垮落。
扩容如果应力接近这一极限，则巷道周边附近岩体的体积随应力增加而增加，产生“扩容”现象。
此后，如果“扩容”情况得不到控制，围岩周边将遭到破坏。
围岩中的应力将再次重新分布，应力范围扩大和应力高峰向深部转移等（二次重新分布），围岩的一部分进入塑性状态应力分布。
钻屑法钻屑法是通过在煤层中钻小直径钻孔（直径42-50mm），根据钻孔时在不同深度排除的煤量及其变化规律以及有关动力现象判断冲击危险的一种方法。
矿山压力及岩层控制
总结
原岩应力分布规律
• 三个规律 顶板活动规律
矿压显现规律 回采工作面支架与围岩的作用原理
• 两个原理
巷道支护与围岩的作用原理
• 一个方法 岩层限制方法
矿山压力及岩层限制
其次讲：原岩应力分布规律
本章介绍
• 原岩应力 • “孔”四周的应力分布 • 围岩极限平衡 • 支撑压力及其分布
原岩应力
原岩体：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的自然应力。
条
态
的
件
的
分
分 布
布
围岩极限平衡与支撑压力的分布
巷道（孔）应力状态两侧围岩单元体的
巷道两侧的支撑压力分布
切向应力分布：（大--小） 受力状态（单向--三向） 抗压强度：（低--高） 破坏依次：（里--外）
围岩三区的形成
塑性区 弹性区 原始应力区
回采工作面支撑压力分布
前方移动的支撑压力远远大于后方的支撑压力 工作面承受极少量的压力
挠度相等，从而求出板内弯矩分布。
2.板体内弯矩分布图
由图可见：
（1）固定边界处弯矩比其他地方大； （2）顶板支撑条件下，由“四固——三简”转变时煤壁处弯矩增大； （3）板式支撑条件，最大弯矩位于工作面煤壁终端； （4）当板式结构四面临空时，最大弯矩在板中间。
3.板式结构破断过程
长边——短边——沟通——中间 （O-X型破断）
初次跨落距——第一次跨落时，干脆顶的跨距。 干脆顶跨落距受干脆顶的强度、厚度、节理裂隙影响，是描述干
脆顶稳定性的综合指标。
干脆顶跨落前，顶板完整性一般较好，支架载荷小，稳定性差， 初次跨落易发生大面积顶板事故。
顶板工作结构
矿山压力与岩层控制
矿山压力：地下岩体在受到开挖以前，原岩应力处于平衡状态。
开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原始的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，直至形成新的平衡状态。
这种由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力定义为矿山压力，在相关学科中也称为二次应力或工程扰动力。
矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在岩体中产生的动力现象。
这些由于矿山压力作用使巷道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。
矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法叫矿山压力控制。
（1）岩石：岩石是组成地壳的基本物质，有各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定规律组合而成。
为于自然状态下的岩体有所区别，多数岩石力学文献中，岩石是从岩体中取出的、尺寸不大的块状物质，有时又称为岩块。
原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。
支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。
回采工作面（采场）：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称采场。
顶板（上覆岩层）：赋存在岩层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层。
底板：位于煤层下方的岩层称为底板。
老顶：通常把位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。
一般是由砂岩、石灰岩及砂砾岩等岩层组成。
（65）直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。
直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落。
直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。
（70）顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。
采矿业中的矿山压力与岩层控制技术
采矿业中的矿山压力与岩层控制技术在采矿业中，矿山压力和岩层控制技术是关键的考虑因素之一。
矿山施工期间，岩层的稳定性对于矿山的安全和效率具有重大影响。
本文将探讨采矿业中的矿山压力以及相关的岩层控制技术。
1. 矿山压力的形成矿山压力是指在矿山开采过程中，由于岩石受到巨大压力而发生的应力和应变。
压力的形成主要与以下几个因素相关：1.1 岩层的自重岩石由于自身重力会产生一定的压力，这种压力称为自重压力。
自重压力是矿山岩层产生压力的主要原因之一。
1.2 残余压力在地质演化过程中，岩层经历了多次构造运动和岩浆活动，产生了多种残余应力，这些应力会在矿山开采过程中释放，使得矿山产生较大的应力。
1.3 地应力地应力是地壳的应力状态，是由于地球重力、地震活动和构造运动等原因引起的。
地应力是矿山岩层产生压力的另一个重要原因。
2. 矿山压力对岩层的影响矿山压力对岩层的影响主要表现在以下几个方面：2.1 岩层变形和破裂矿山开采过程中产生的压力会导致岩层的变形和破裂，进而影响矿山的稳定性。
岩层的变形和破裂会导致岩石的松动和崩塌，给矿山带来严重的地质灾害风险。
2.2 矿山的坍塌和塌陷矿山压力的增大会导致岩层的坍塌和塌陷，进而引发矿山的严重事故。
矿山的坍塌和塌陷不仅会造成人员伤亡和财产损失，还会影响矿山的正常开采和生产。
2.3 岩层的流变性变化矿山压力会引起岩石的流变性变化，使岩石的粘弹性增大，从而影响岩石的变形行为。
岩层的流变性变化对于矿山巷道和支护结构的设计以及矿山的开采方案具有重要影响。
3. 岩层控制技术为了保证矿山的安全和效益，采取适当的岩层控制技术是必不可少的。
以下是几种常用的岩层控制技术：3.1 预应力锚杆支护技术预应力锚杆支护技术是一种有效的岩层控制技术，在矿山开采过程中广泛应用。
通过预应力锚杆的应用，可以有效控制矿山岩层的变形，提高矿山的稳定性。
3.2 钢筋混凝土支护技术钢筋混凝土支护技术是一种常用的岩层控制技术，通过在矿山巷道和井筒中使用钢筋混凝土支护结构，可以增强岩石的抗压和抗剪强度，提高矿山的稳定性。
矿山压力与岩层控制
矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制1.名词解释1.矿山压力: 由于矿山开采活动的影响,在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力;2.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;4.原岩应力:未受开采影响的岩体内，由于岩体自重和构造运动等原因引起的应力;4.支撑压力:回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力;5.周期来压: 老顶平衡结构周期性失稳而施加给工作面以大型压力的过程6.初次来压: 老顶平衡结构第一次失稳而施加给工作面以大型压力的过程7.砌体梁: 工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构8.关键层:对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起主要控制作用的岩层9.冲击地压: 聚集在矿井巷道和采场周围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，部分巷道垮落破坏的力学现象。
10.底板比压:底板单位面积所受支架的压力11.回采工作面:在煤层或矿床的开采过程中，直接进行采煤或采有用矿物的工作空间2.简答题1.原岩应力分布规律答：(1)实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量；(2)水平应力普遍大于铅直应力；(3)平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小；(4)最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。
2.绘图说明横三区/竖三带三区：A煤壁支撑影响区B离层区：C重新压实区：三带：I垮落带：II裂隙带III弯曲带(硬度越高,三带发育越好)(自下至上)3.绘图说明支柱特性工作支柱力学特性——受顶板压力作用，支柱变形（下缩）性质。
4.关键层具有的特征①几何特征，相对于其他同类岩层单层厚度较厚；②岩性特征，相对于其他岩层较为坚硬，即弹性模量较大，强度较高；③变形特征，关键层下沉变形时，其上覆全部或局部岩层的下沉量同步协调；④破断特征，关键层的破断将导致全部或局部岩层的破断，引起较大范围内的岩层移动⑤支承特征，关键层破坏前以“板”(或简化为“梁”)结构作为全部岩层或局部岩层的承载主体，断裂后则成为砌体梁结构，继续成为承载主体5.影响采场矿山压力显现的因素答：①采高与控顶距的影响；②工作面推进速度的影响；③开采深度的影响；④煤层倾角的影响；⑤分层开采对矿山压力显现的影响；6.采场围岩与支架之间相互作用原理答：支架围岩是相互作用的一对力，支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关，支架结构及尺寸对顶板压力有一定影响。
矿山压力与岩层控制理论
绪论1 矿山压力与岩层控制学科的概念矿山压力：由于矿山开采活动的影响，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，在相关学科中也称为二次应力、或工程扰动力。
矿山压力显现：在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如岩体的变形、破坏、塌落，支护物的变形、破坏、折损，以及在岩体中产生的动力现象。
这些由于矿山压力作用，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。
矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法，均叫做矿山压力控制。
2 采矿工业要求发展矿山压力及岩层控制学科2.1 生态环境保护岩层控制理论为实现保水采煤，完善条带开采和充填技术，进行井下矸石处理和有效抽放瓦斯奠定理论基础。
2.2 保证安全和正常生产岩层控制理论和技术为大幅度降低顶板事故做出了突出贡献。
边坡稳定性研究使边坡设计既能达到经济上可采纳的陡度，又足以维持安全的缓度。
巷道围岩控制理论和技术为合理支护各种巷道成为可能。
2.3 减少资源损失矿柱是造成地下资源损失的主要根源。
通过对开采引起的围岩应力重新分布规律的研究，推广无煤拄护巷和跨越巷道开采等技术措施，不仅显著减少资源损失，还有利于消除因矿柱存在引起的灾害和对采矿工作的不利影响。
2.4 改善开采技术自移式液压支架的应用实现了采煤综合机械化。
巷道可缩性金属支架和锚喷支护的应用改变了刚性、被动支护巷道的局面。
同时，采场、巷道围岩稳定性分类为合理选择支护型式、支护参数提供科学依据。
2.5 提高经济效益围岩结构稳定性分类、稳定性识别、矿压显现预测、支护设计、支护质量与顶板动态监测、信息反馈直至确定最佳设计的一整套理论、方法与技术有助于创造采矿工业的良好的社会效益和经济效益。
3 矿山压力与岩层控制学科属性与特色3.1 采矿工程岩体结构的本质与地面工程结构不同，地下工程围岩既是一种载荷，也是一种结构，施载体系和承载体系之间没有明显界限。
采场上覆岩层形成结构，结构的形态及稳定性不仅直接影响到采场，也将影响到开采后上覆岩层运动的形态及地表塌陷形状。
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矿山压力与岩层控制1.名词解释1.矿山压力: 由于矿山开采活动的影响,在巷硐周围岩体中形成的和作用在巷硐支护物上的力;2.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;4.原岩应力:未受开采影响的岩体内，由于岩体自重和构造运动等原因引起的应力;4.支撑压力:回采空间周围煤岩体内应力增高区的切向应力;5.周期来压: 老顶平衡结构周期性失稳而施加给工作面以大型压力的过程6.初次来压: 老顶平衡结构第一次失稳而施加给工作面以大型压力的过程7.砌体梁: 工作面上下两区破断的岩块咬合形成的外表似梁，实质是拱的平衡结构8.关键层:对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起主要控制作用的岩层9.冲击地压: 聚集在矿井巷道和采场周围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，部分巷道垮落破坏的力学现象。
10.底板比压:底板单位面积所受支架的压力11.回采工作面:在煤层或矿床的开采过程中，直接进行采煤或采有用矿物的工作空间2.简答题1.原岩应力分布规律答：(1)实测铅直应力基本上等于上覆岩层重量；(2)水平应力普遍大于铅直应力；(3)平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小；(4)最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。
2.绘图说明横三区/竖三带三区：A煤壁支撑影响区B离层区：C重新压实区：三带：I垮落带：II裂隙带III弯曲带(硬度越高,三带发育越好)(自下至上)3.绘图说明支柱特性工作支柱力学特性——受顶板压力作用，支柱变形（下缩）性质。
4.关键层具有的特征①几何特征，相对于其他同类岩层单层厚度较厚；②岩性特征，相对于其他岩层较为坚硬，即弹性模量较大，强度较高；③变形特征，关键层下沉变形时，其上覆全部或局部岩层的下沉量同步协调；④破断特征，关键层的破断将导致全部或局部岩层的破断，引起较大范围内的岩层移动⑤支承特征，关键层破坏前以“板”(或简化为“梁”)结构作为全部岩层或局部岩层的承载主体，断裂后则成为砌体梁结构，继续成为承载主体5.影响采场矿山压力显现的因素答：①采高与控顶距的影响；②工作面推进速度的影响；③开采深度的影响；④煤层倾角的影响；⑤分层开采对矿山压力显现的影响；6.采场围岩与支架之间相互作用原理答：支架围岩是相互作用的一对力，支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关，支架结构及尺寸对顶板压力有一定影响。
1）横向： “煤体—支架—垮落矸石”支撑系统“煤体—支架—垮落矸石”支撑系统：煤体、垮落矸石为平衡结构支点（拱脚），需承受更多载荷；“煤体—支架—垮落矸石”支撑系统为静不定系统，刚度大的承受载荷也大；煤体刚度大于垮落矸石及支架，为主要承载体；支架受到保护，刚度较小，承载较小。
2）纵向： “老顶—直接顶—支架—底板”支撑系统老顶以上岩层为载荷；直接顶、底板的刚度直接影响支架特性的发挥；支架特性为插背物、顶梁、支柱、柱鞋的综合性质；当其它结构物刚度很大时，支撑系统的特性即为支柱的刚度；在整个支架群中，该支撑系统的特性影响到支架所受载荷的大小。
特点：①支架－围岩是相互作用的一对力。
②支架受力大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关。
还与支架与围岩支撑系统的总体特性有关。
事实证明，刚性、急增阻式、微增阻式或恒阻式支架受力在工作面的分布状态是不一致的，恒阻式支架的受力比较均匀。
③支架结构及尺寸不同对顶板压力影响和维护效果不同。
实际生产中证明在支架架型选择合适时，可以用最小的工作阻力维护好顶板。
7.巷道围岩控制原理巷道围岩控制是指控制巷道围岩的矿山压力和周边位移所采取措施的总和。
其基本原理是：人们根据巷道围岩应力、围岩强度及他们之间的相互关系，选择合适的巷道布置和保护及支护方式。
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。
8.沿空掘/留巷矿压显现规律 沿空留巷的顶板下沉规律回采工作面推进引起的上覆岩层运动、其发展是自下而上的，上部具有明显的滞后现象、沿空留巷的顶板会在较长时间内受到老顶上覆岩层运动的影响。
(1)采面前20—40m处煤层上覆岩层开始运动，但下沉速度很小，为岩层起始沉降期。
(2)煤层开采后，垮落带岩层冒落，规则移动带岩层及上覆岩层急剧沉降，在工作面后方10—20m处，下沉速度最大。
在工作面后方0—60m 范围内，下沉量占最终下沉量的80％左右，称为岩层强烈沉降期。
(3)在工作面后方约60m以外，规则移动带及上覆岩层沉降速度逐渐衰减，在工作面后100m左右，岩层运动基本稳定。
这个时期内岩层的下沉量占最终下沉量的15％左右，称为岩层沉降衰减期。
(4)如果直接顶板冒落能够填满采空区，使老顶处丁平衡状态，采动期间沿空留巷的顶板下沉量与煤层采厚呈正比关系、—般为采高的10％—20％，基本上属于“给定变形”。
沿空巷道的顶板往往明显地向采空区方向倾斜，倾角一般为3。
一6。
9.冲击矿压发生特点①突发性。
无预兆，过程短暂，持续时间几秒到几十秒，难于准确预报发生时间、地点和强度②瞬时震动性。
像爆炸强烈震动，重型设备被移动，人员被弹起摔倒，震动波及范围可达几公里甚至几十公里，地面有地震感觉③巨大破坏性。
大量煤体突然抛出，堵塞巷道，破坏支架；造成惨重的人员伤亡和巨大的生产损失④复杂性。
各种条件和采煤方法均出现过10.冲击矿压发生机理答：主要概括为：强度理论，能量理论，冲击倾向性理论。
强度理论：井巷和采场周围产生应力集中，当应力达到煤岩体的强度极限时，煤岩体就会突然发生破坏，形成冲击矿压能量理论：矿体—围岩系统在其力学平衡状态破坏时所释放的能量大于所消耗的能量时就发生冲击矿压冲击倾向性理论：煤岩介质产生冲击破坏的固有能力或属性，是冲击矿压发生的必要条件3.论述题1.煤矿绿色开采体系内涵答：针对煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，“绿色开采技术”主要包括以下内容：1、水资源保护—形成“保水开采”技术；2、土地与建筑物保护—形成离层注浆、充填与条带开采技术；3、瓦斯抽放一形成“煤与瓦斯共采”技术；4、煤层巷道支护技术与减少酐石徘放技术；5、地下气化技术。
由于成岩时间及矿物成分不同，煤系地层形成丁厚度不等、强度石同的多层岩层。
其小覆岩关键层将对采场上程思层活动起土要的控制作用。
为了弃洁岩居移动出厂仟亡传递的动态过程，并对岩层移动过程中形成的采场矿压显现、煤片体中水与瓦斯的流动和地表沉陷等状态的变化进行有效监侧与控制，关键在于弄清关键层的变形破断及其运动规律，以及其运动过程中与软岩层间的相互耦合作用关系。
关键层理论的提出实现了矿山压力、岩层移功与地表沉陷、采动煤岩体中水与瓦斯流动研究的有机统一．为更全面深入地解释采动岩体活动规律与采动损害现象奠定了基础，为煤矿绿色开采技术研究提供了理论平台。
2.锚杆支护理论及运用性答：一、悬吊理论对于回采巷道揭露的层状岩体,直接顶板均有弯曲下沉变形趋势,如果使用锚杆及时将其挤压,并悬吊在老顶上,直接顶板就不会与老顶离层乃至脱落。
二、组合梁理论：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。
但是,这种理论在处理岩层沿巷道纵向有裂缝时梁的连续性问题和梁的抗弯强度问题时有一定的局限性。
三、组合拱理论组合拱原理认为,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组合带(拱)。
这个组合拱可承受上部岩石的径向载荷,如同碹体起到岩层补强的作用,承载外围的压力。
组合拱理论的不足是缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步探讨,与实际情况有一定差距,在分析过程中没深入探索围岩 — 支护的相互作用。
四、最大水平应力理论：最大水平应力理论,论述了巷道围岩水平应力对巷道稳定性的影响以及锚杆支护所起的作用。
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。
五、围岩强度强化理论：该理论的要点是: (1)巷道锚杆支护的实质是锚杆和锚固区域的岩体相互作用形成统一的承载结构。
（2）巷道锚杆支护可提高锚固体的力学参数（E 、C 、φ），改善被锚固体的力学性能。
(3)利用锚杆支护 ,可以提高锚固区域岩体的强度,可以有效的巷道围岩存在破碎区、塑性区和弹性区，锚杆锚固区的岩体则处于破碎区或处于上述2~3个区域中，相应锚固区的岩石强度处于峰后强度或残余强度，锚杆支护使巷道围岩特别是处于峰后区围岩强度得到强化，提高峰值强度和残余强度。
（4）煤巷锚杆支护可以改变围岩的应力状态，增加围压，从而提高围岩的承载能力。
（5）巷道围岩锚固体强度提高以后，可减少巷道周围破碎区、塑性区的范围和巷道的表面位移，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。
3.冲击地压解危与支护措施答：根据冲击矿压的成因和机理，发生冲击矿压必须具备两个方面的因素：一是高应力或集中高能量，这种状况可能是由于岩体自重在开采条件下形成的应力集中，也可能是内于构造应力的积聚，二是煤岩本身具有冲击倾向性。
其防治措施也就应从两个方面考虑：一是降低应力(或能量)的集中程度；二是改变煤、岩体的物理力学性质，以降低其冲击的倾向性。
防治冲击矿压的主要措施有：1．降低应力集中程度1)开采解放层。
在煤层群条件下，首先开采没有冲击危险或危险性较小的煤层，使构造应力得到解除，并且使岩层经过一次扰动。
在此范围内进行采掘工程，应力集中程度就可能降低。
2)推行无煤往开采，采空区尽量少留煤住；尽量采用跨上山采煤。
从而消除应力在煤往上集中叠加的可能性；3)合理安排采掘程序，避免形成三面采空的“孤矿”。
2．改变煤岩的物理力学性质：1)高压注水，人为地在煤岩内部造成一系列弱面，并起软化作用，增加塑性变形量，从而减少弹性能聚积的程度；2)放松动震动炮，释放煤体内部积聚的能量。
3)孔槽卸压，用大直径钻孔或切沟槽使媒体松动，达到御除压力4.冲击地压预测方法1. 综合指数法2. 钻屑法3. 微震法4. 电磁辐射法5. 综合预测法5.巷道围岩控制方法(主动/被动)（1）留设煤柱控制岩层移动包含1、部分开采（条带开采和房柱式开采）；2．留设保护煤柱；（2）充填法控制岩层移动；（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。