第七章-巷道矿压显现规律复习课程
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（一）巷道围岩应力影响带 巷道开掘以后，巷道周围岩体内的应力重
新分布。巷道围岩应力受扰乱的区域称为影响 带，一般以超过原岩应力值的5％作为影响带 的边界。如果相邻巷道的应力影响带彼此不重 叠，可以忽略巷道间的相互影响。如果相邻巷 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。
（三） 采动引起的底板岩层应力分布 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（柱）上 造成应力集中，还会在顶板与底板岩层内形 成应力的重新分布。在底板岩层一定范围内 应力的重新分布，成为影响底板巷道布置和 维护的重要因素。
煤层顶底板中支承压力集中程度随距开 采煤层距离的增加而降低。
在静水压应力场中，巷道的应力影响区域
形状为半径等于6r的圆（r为巷道断面半径）。 在非静水压应力场中，巷道的应力影响区域 形状不再是圆形，一般为长轴不大于12r的椭 圆。 因此，断面相同两圆形巷道的间距D为
6r＜D＜12r 半径不同两圆形巷道的间距D为
6R＜D＜6（R＋R） 如果巷道周边形成塑性变形区，相邻 巷道的应力影响带不宜超过塑性变形区与弹 性变形区的交界面。
相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点 发生相互叠加，称为叠合支承压力。例如，在上 下区段之间，上区段采空区形成的残余支承压力 与下区段工作面超前支承压力叠加，在煤层向采 空区凸出的拐角，形成很高的叠合支承压力，应 力增高系数可达5～7，有时甚至更高(图7-4)。
图7-4 煤层凸出角处叠加支承压力
图 7-3 采空区应力重新分布概貌
1—工作面前方超前支承压力 2、3—工作面倾斜方向残余支承压力 4—工作面后方采空区支承压力
工作面超前支承压力影响范围为40～80m，支 承压力峰值位置距煤壁一般为4～8m应力增高系数 为2～4。工作面倾斜方向固定性支承压力影响范 围一般为15～40m，支承压力峰值位置距煤壁一般 为15～20m，应力增高系数为2～3。
图7-2 圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布 A—破裂区；B—塑性区； C—弹性区；D—原始应力区
（二） 回采工作面周围支承压力分布 煤层开采过程破坏原岩应力场的平衡
状态，引起应力重新分布。对于受到采动影 响的巷道，它的维护状况除了受巷道所处位 置的自然因素影响以外，主要取决于采动影 响。煤层开采以后，采空区上部岩层重量将 向采空区周围新的支承点转移，从而在采空 区四周形成支承压力带（图7-3）。
《前苏联煤矿巷道合理布置保护和支护
规程》规定：
D＝（a1＋a2）K1 a 1＋a2—相互影响的巷道总宽度，m K1—巷道相互影响系数
表7-2 巷道相互影响系数
所布置巷道距地表深度 /m
＜300
30 3.5～2
平行巷道相互影响系数 K1
沿走向巷道围岩强度/Mpa
沿倾斜巷道围岩强度/Mpa
60
90
＞120
第七章-巷道矿压显现规律
图7-1 圆形巷道围岩弹性变形应力分布
如果围岩应力大于岩体强度，巷道围岩会 产生塑性变形，从巷道周边向围岩深处扩展 到一定范围，出现塑性变形区，成为弹塑性 介质。
在塑性区内圈（A）围岩强度明显削弱，低 于原始应力γH，围岩发生破裂和位移称为破 裂区，也叫卸载和应力降低区。塑性区外圈 （B）的应力高于原始应力，它与弹性区内应 力增高部分均为承载区，也称应力增高区。 再向围岩深部即为处于稳定状态的原始应力 区。
图7-8 巷道轴向平行、垂直构造应力条件下， 周边围岩应力分布
a—平行构造应力； b —垂直构造应力
四、受采动影响巷道的围岩变形 （一）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、 底板臌起量、巷帮移近量、深部围岩移近量以 及巷道剩余断面积等。 （二） 巷道围岩变形规律
1.8～1.6
3
2.5
2
1.5
5.5～4
4～3.5
3～2.3
2～1.8
3.4
2.9
2.4
1.7
三、构造应力对巷道稳定性的影响 （一） 构造应力
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。 (二） 水平应力对巷道稳定性的影响
水平应力是影响巷道顶板冒落、底板臌起、 两帮内挤的主要因素。顶板岩层在水平应力 作用下可能出现两种破坏形式：一是薄层页 岩类岩层沿层面滑移，二是厚层的砂岩类岩 层以小角度或沿小断层产生剪切，顶板失稳 冒落。
（三）合理的巷道布置方向 巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，
巷道围岩水平应力集中程度有很大差异。因 此，在构造应力影响较强烈的区域，要重视 巷道布置方向，依靠正确调整巷道方向与构 造应力方向间的关系，削减构造应力对巷道 围岩稳定性的影响。
图7-7 巷道轴向与构造应力成一定角度时 周边应围岩应力计算简图
（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。当岩柱所承受的载荷超过岩柱的承载 能力时，岩柱是不稳定的。
R
RC
0 .778
0.222
B h
R
RC1
0.64
0.36
B h
（三）相邻巷道间合理距离 我国煤矿目前采深条件下，大巷间的距离
以20～40m为宜，围岩较稳定时取小值，不稳 定时取大值；在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜 煤层条件下，大巷间距可减小至10m；在深部 和松软围岩条件下，大巷间距可增大至50m。 上下山及集中巷间距以15～30m为宜，围岩较 稳定时取小值，不稳定时取大值；在浅部和坚 硬围岩以及在急倾斜煤层条件下，上述距离可 减小到10m，在深部和松软围岩以及厚煤层内， 间距应扩大到40～50m。
30
60
90
2～1.6
1.5～1.3
1.2～1
1.8
1.5
1.2
＞120 1
300～600 600～900
4～2.5
2～1.8
1.7～1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1.4～1.2
2.2
1.8
1.5
1.2
4.5～3
2.5～2
21.7
1.6～1.4
2.6
2.1
1.7
1.4
900～1200 ＞1200
5～3.5
3.5～3
2.5～2
（a）一侧采空 图7-5 三种典型的煤柱载荷作
用下底板岩层的应力分布
（b）两侧采空，煤柱宽B 图7-5 三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布
（c）两侧采空，煤柱宽2B 图7-5 三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布
图7-6 上部煤层采动遗留保护煤柱引起 底板岩层内应力分布
二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
新分布。巷道围岩应力受扰乱的区域称为影响 带，一般以超过原岩应力值的5％作为影响带 的边界。如果相邻巷道的应力影响带彼此不重 叠，可以忽略巷道间的相互影响。如果相邻巷 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。
（三） 采动引起的底板岩层应力分布 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（柱）上 造成应力集中，还会在顶板与底板岩层内形 成应力的重新分布。在底板岩层一定范围内 应力的重新分布，成为影响底板巷道布置和 维护的重要因素。
煤层顶底板中支承压力集中程度随距开 采煤层距离的增加而降低。
在静水压应力场中，巷道的应力影响区域
形状为半径等于6r的圆（r为巷道断面半径）。 在非静水压应力场中，巷道的应力影响区域 形状不再是圆形，一般为长轴不大于12r的椭 圆。 因此，断面相同两圆形巷道的间距D为
6r＜D＜12r 半径不同两圆形巷道的间距D为
6R＜D＜6（R＋R） 如果巷道周边形成塑性变形区，相邻 巷道的应力影响带不宜超过塑性变形区与弹 性变形区的交界面。
相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点 发生相互叠加，称为叠合支承压力。例如，在上 下区段之间，上区段采空区形成的残余支承压力 与下区段工作面超前支承压力叠加，在煤层向采 空区凸出的拐角，形成很高的叠合支承压力，应 力增高系数可达5～7，有时甚至更高(图7-4)。
图7-4 煤层凸出角处叠加支承压力
图 7-3 采空区应力重新分布概貌
1—工作面前方超前支承压力 2、3—工作面倾斜方向残余支承压力 4—工作面后方采空区支承压力
工作面超前支承压力影响范围为40～80m，支 承压力峰值位置距煤壁一般为4～8m应力增高系数 为2～4。工作面倾斜方向固定性支承压力影响范 围一般为15～40m，支承压力峰值位置距煤壁一般 为15～20m，应力增高系数为2～3。
图7-2 圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布 A—破裂区；B—塑性区； C—弹性区；D—原始应力区
（二） 回采工作面周围支承压力分布 煤层开采过程破坏原岩应力场的平衡
状态，引起应力重新分布。对于受到采动影 响的巷道，它的维护状况除了受巷道所处位 置的自然因素影响以外，主要取决于采动影 响。煤层开采以后，采空区上部岩层重量将 向采空区周围新的支承点转移，从而在采空 区四周形成支承压力带（图7-3）。
《前苏联煤矿巷道合理布置保护和支护
规程》规定：
D＝（a1＋a2）K1 a 1＋a2—相互影响的巷道总宽度，m K1—巷道相互影响系数
表7-2 巷道相互影响系数
所布置巷道距地表深度 /m
＜300
30 3.5～2
平行巷道相互影响系数 K1
沿走向巷道围岩强度/Mpa
沿倾斜巷道围岩强度/Mpa
60
90
＞120
第七章-巷道矿压显现规律
图7-1 圆形巷道围岩弹性变形应力分布
如果围岩应力大于岩体强度，巷道围岩会 产生塑性变形，从巷道周边向围岩深处扩展 到一定范围，出现塑性变形区，成为弹塑性 介质。
在塑性区内圈（A）围岩强度明显削弱，低 于原始应力γH，围岩发生破裂和位移称为破 裂区，也叫卸载和应力降低区。塑性区外圈 （B）的应力高于原始应力，它与弹性区内应 力增高部分均为承载区，也称应力增高区。 再向围岩深部即为处于稳定状态的原始应力 区。
图7-8 巷道轴向平行、垂直构造应力条件下， 周边围岩应力分布
a—平行构造应力； b —垂直构造应力
四、受采动影响巷道的围岩变形 （一）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、 底板臌起量、巷帮移近量、深部围岩移近量以 及巷道剩余断面积等。 （二） 巷道围岩变形规律
1.8～1.6
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5.5～4
4～3.5
3～2.3
2～1.8
3.4
2.9
2.4
1.7
三、构造应力对巷道稳定性的影响 （一） 构造应力
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。 (二） 水平应力对巷道稳定性的影响
水平应力是影响巷道顶板冒落、底板臌起、 两帮内挤的主要因素。顶板岩层在水平应力 作用下可能出现两种破坏形式：一是薄层页 岩类岩层沿层面滑移，二是厚层的砂岩类岩 层以小角度或沿小断层产生剪切，顶板失稳 冒落。
（三）合理的巷道布置方向 巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，
巷道围岩水平应力集中程度有很大差异。因 此，在构造应力影响较强烈的区域，要重视 巷道布置方向，依靠正确调整巷道方向与构 造应力方向间的关系，削减构造应力对巷道 围岩稳定性的影响。
图7-7 巷道轴向与构造应力成一定角度时 周边应围岩应力计算简图
（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。当岩柱所承受的载荷超过岩柱的承载 能力时，岩柱是不稳定的。
R
RC
0 .778
0.222
B h
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RC1
0.64
0.36
B h
（三）相邻巷道间合理距离 我国煤矿目前采深条件下，大巷间的距离
以20～40m为宜，围岩较稳定时取小值，不稳 定时取大值；在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜 煤层条件下，大巷间距可减小至10m；在深部 和松软围岩条件下，大巷间距可增大至50m。 上下山及集中巷间距以15～30m为宜，围岩较 稳定时取小值，不稳定时取大值；在浅部和坚 硬围岩以及在急倾斜煤层条件下，上述距离可 减小到10m，在深部和松软围岩以及厚煤层内， 间距应扩大到40～50m。
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300～600 600～900
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1.7～1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1.4～1.2
2.2
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4.5～3
2.5～2
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1.6～1.4
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1.7
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5～3.5
3.5～3
2.5～2
（a）一侧采空 图7-5 三种典型的煤柱载荷作
用下底板岩层的应力分布
（b）两侧采空，煤柱宽B 图7-5 三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布
（c）两侧采空，煤柱宽2B 图7-5 三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布
图7-6 上部煤层采动遗留保护煤柱引起 底板岩层内应力分布
二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定