巷道围岩稳定性及控制技术
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沿工作面推进方向的超前支承压力分布示意图
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标确定
超前支承压力的分布与工作面老顶运动状态密切相关，井下实测资料 表明，直接顶厚度与采高的比值 N可以反映老顶的来压强度，即在同样的 老顶条件下，N值越大，老顶来压强度越小；反之，老顶来压强度就越大。 因此，可以利用N来反映本区段超前支承压力的影响。
支护理论一直是采矿技术领域研究的一个重点。
煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长发展过程。多年来国内外 的工程实践经验表明，锚杆支护是煤矿巷道经济、有效的支护技术。煤矿锚杆支护的发展，使矿 井的吨煤成本和巷道的支护成本显著降低，巷道推进速度有了很大的提高，支护质量和安全条件 得到了很大的改善。
综合考虑可靠性、经济性和使用方便。
（三）、主要支护形式
三、巷道支护机理
金属支架(包括矿用工字钢、U型钢、废钢轨等各种钢材加工的支架) 锚杆及其与其他形式组合的联合支护(包括锚梁、锚网、锚喷，锚注等)
① 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用；
② 1950~1960年，广泛采用机械式锚杆，并开始对锚杆支护进行系统研究； ③ 1960~1970年，树脂锚杆推出并在矿井得到应用； ④ 1970~1980年，发明管缝式锚杆、胀管式锚杆并应用，研究新的设计方法， 长锚索产生； ⑤ 1980~1990年，混合锚头锚杆、桁架锚杆、特种锚杆等得到广泛应用，树脂锚 固材料得到改进； ⑥ 1990~2000年，以螺纹钢锚杆为代表的锚杆加之长锚索得到了广泛应用； ⑦ 2000~至今，以高强、高预应力锚杆及锚索得到了广泛应用。
因此，深化了对锚杆支护作用本质的认识，进而指导和促进煤矿锚杆支护技术的发展，本课 题将锚杆支护作用机理与巷道围岩的变形破坏方式结合起来，在大量理论分析、实验室试验、数 值模拟以及井下试验研究成果的基础上，对锚杆支护作用机理作进一步的解释和完善。
（四）、巷道支护理论学说
三、巷道支护机理
悬吊理论
传统学说 锚
化。(如图中红色曲线) 随着支护的施加，巷道围岩表
因此, 巷道支护的着眼点应放在 充分利、发挥和改善围岩的自承 能力上。
面由双向应力状态变为三向应力状
态，巷道周边浅部围岩的承载能力
得到显著提高，更多的浅部围岩从
无支护时的屈服状态转化为支护后
的弹性状态，围岩塑性区的范围明
显缩小。 (如图中蓝色曲线)
（二）、巷道支护原则
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
对于煤层巷道而言，采动影响主要有两个方面，即本区段的采动影响 和相邻区段的残余采动影响。
① 本区段的采动影响：指因本 区段工作面回采引起的超前支 承压力的影响。在工作面的正 常推进过程中，由于采煤工作 面的大面积回采，工作面前方 煤体上形成了很大的超前支承 压力作用，这个超前支承压力 的影响是煤层巷道在整个服务 期间内围岩变形和破坏的主要 原因。
组合梁理论
杆
组合拱理论
支
护
围岩强度强化理论
理
论 近代学说
刚性梁理论 锚固平衡拱理论
最大水平应力理论
钢筋(或型钢)混凝土支架 少量的不支护巷道
（四）、巷道支护理论学说
三、巷道支护机理
巷道支护理论是巷道支护选择与设计的基础和关键之一，主要解答不同源自文库
类型巷道支护(加固)的对象、围岩稳定条件、支护(加固)与围岩相互作用的
机制、各种支护(加固)技术优化选择设计方法等根本性问题，其正确与否和
完善与否直接关系到井巷工程的经济性、可靠性和安全性，所以，长期以来
三、巷道支护机理
在巷道支护原理的指导下，为了安全、经济地维护好巷道，在选择支护 型式和参数时应遵循以下原则：
辩证地解决围岩应力与支护强度两者之间的相对关系； 根据实际情况进行一次或二次、多次支护； 提高围岩的自承能力；
① 将围岩由载荷体变为承载体 ② 积极发展主动支护，控制围岩变形 ③ 增加围岩强度可以显著减小巷道围岩的位移
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
岩巷围岩稳定性分类指标
（一）、支护原理
三、巷道支护机理
巷道开挖后, 岩体的原岩应力状态被破坏, 围岩中应力重新分布在切向应
力增大的同时, 径向应力不断减小, 并在巷道表面处达到极限。这种变化促使
围岩向巷道空区变形, 围岩本身的裂隙发生扩容和扩展, 力学性质随之不断恶
锚杆支护是一项系统工程，它涉及到设计、施工、支护材料、实测技术手段等各个方面，但是 都依赖于对锚杆支护机理有一个正确的认识。国内外学者在煤矿巷道锚杆支护机理方面也做了大 量工作，提出了多种支护理论，在实际应用中也解决了不少问题。但是由于煤矿巷道地质条件的 复杂性和多变性，导致对锚杆支护作用机理的认识还缺乏全面、系统性，缺乏细化的、深入的试 验研究，因而难以在工程中真正得到实际的应用。
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标确定
超前支承压力的分布与工作面老顶运动状态密切相关，井下实测资料 表明，直接顶厚度与采高的比值 N可以反映老顶的来压强度，即在同样的 老顶条件下，N值越大，老顶来压强度越小；反之，老顶来压强度就越大。 因此，可以利用N来反映本区段超前支承压力的影响。
支护理论一直是采矿技术领域研究的一个重点。
煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长发展过程。多年来国内外 的工程实践经验表明，锚杆支护是煤矿巷道经济、有效的支护技术。煤矿锚杆支护的发展，使矿 井的吨煤成本和巷道的支护成本显著降低，巷道推进速度有了很大的提高，支护质量和安全条件 得到了很大的改善。
综合考虑可靠性、经济性和使用方便。
（三）、主要支护形式
三、巷道支护机理
金属支架(包括矿用工字钢、U型钢、废钢轨等各种钢材加工的支架) 锚杆及其与其他形式组合的联合支护(包括锚梁、锚网、锚喷，锚注等)
① 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用；
② 1950~1960年，广泛采用机械式锚杆，并开始对锚杆支护进行系统研究； ③ 1960~1970年，树脂锚杆推出并在矿井得到应用； ④ 1970~1980年，发明管缝式锚杆、胀管式锚杆并应用，研究新的设计方法， 长锚索产生； ⑤ 1980~1990年，混合锚头锚杆、桁架锚杆、特种锚杆等得到广泛应用，树脂锚 固材料得到改进； ⑥ 1990~2000年，以螺纹钢锚杆为代表的锚杆加之长锚索得到了广泛应用； ⑦ 2000~至今，以高强、高预应力锚杆及锚索得到了广泛应用。
因此，深化了对锚杆支护作用本质的认识，进而指导和促进煤矿锚杆支护技术的发展，本课 题将锚杆支护作用机理与巷道围岩的变形破坏方式结合起来，在大量理论分析、实验室试验、数 值模拟以及井下试验研究成果的基础上，对锚杆支护作用机理作进一步的解释和完善。
（四）、巷道支护理论学说
三、巷道支护机理
悬吊理论
传统学说 锚
化。(如图中红色曲线) 随着支护的施加，巷道围岩表
因此, 巷道支护的着眼点应放在 充分利、发挥和改善围岩的自承 能力上。
面由双向应力状态变为三向应力状
态，巷道周边浅部围岩的承载能力
得到显著提高，更多的浅部围岩从
无支护时的屈服状态转化为支护后
的弹性状态，围岩塑性区的范围明
显缩小。 (如图中蓝色曲线)
（二）、巷道支护原则
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
对于煤层巷道而言，采动影响主要有两个方面，即本区段的采动影响 和相邻区段的残余采动影响。
① 本区段的采动影响：指因本 区段工作面回采引起的超前支 承压力的影响。在工作面的正 常推进过程中，由于采煤工作 面的大面积回采，工作面前方 煤体上形成了很大的超前支承 压力作用，这个超前支承压力 的影响是煤层巷道在整个服务 期间内围岩变形和破坏的主要 原因。
组合梁理论
杆
组合拱理论
支
护
围岩强度强化理论
理
论 近代学说
刚性梁理论 锚固平衡拱理论
最大水平应力理论
钢筋(或型钢)混凝土支架 少量的不支护巷道
（四）、巷道支护理论学说
三、巷道支护机理
巷道支护理论是巷道支护选择与设计的基础和关键之一，主要解答不同源自文库
类型巷道支护(加固)的对象、围岩稳定条件、支护(加固)与围岩相互作用的
机制、各种支护(加固)技术优化选择设计方法等根本性问题，其正确与否和
完善与否直接关系到井巷工程的经济性、可靠性和安全性，所以，长期以来
三、巷道支护机理
在巷道支护原理的指导下，为了安全、经济地维护好巷道，在选择支护 型式和参数时应遵循以下原则：
辩证地解决围岩应力与支护强度两者之间的相对关系； 根据实际情况进行一次或二次、多次支护； 提高围岩的自承能力；
① 将围岩由载荷体变为承载体 ② 积极发展主动支护，控制围岩变形 ③ 增加围岩强度可以显著减小巷道围岩的位移
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
岩巷围岩稳定性分类指标
（一）、支护原理
三、巷道支护机理
巷道开挖后, 岩体的原岩应力状态被破坏, 围岩中应力重新分布在切向应
力增大的同时, 径向应力不断减小, 并在巷道表面处达到极限。这种变化促使
围岩向巷道空区变形, 围岩本身的裂隙发生扩容和扩展, 力学性质随之不断恶
锚杆支护是一项系统工程，它涉及到设计、施工、支护材料、实测技术手段等各个方面，但是 都依赖于对锚杆支护机理有一个正确的认识。国内外学者在煤矿巷道锚杆支护机理方面也做了大 量工作，提出了多种支护理论，在实际应用中也解决了不少问题。但是由于煤矿巷道地质条件的 复杂性和多变性，导致对锚杆支护作用机理的认识还缺乏全面、系统性，缺乏细化的、深入的试 验研究，因而难以在工程中真正得到实际的应用。