7巷道矿压显现规律10A(1)

1、7 7 巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.1 7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.2 7.2 采动影响巷道矿压显现规律采动影响巷道矿压显现规律7.3 7.3 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力1 1、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力 巷道开掘前的未经采动影响岩体通常处于弹性变形状巷道开掘前的未经采动影响岩体通常处于弹性变形状态。态。 巷道开掘以后，围岩应力出现重新分布，巷道围岩内巷道开掘以后，围岩应力出现重新分布，巷道围岩内出现应力集

2、中。根据围岩强度与应力的大小可能有三种情出现应力集中。根据围岩强度与应力的大小可能有三种情况。况。 典型岩石单轴压缩全应力典型岩石单轴压缩全应力应变曲线应变曲线弹性变弹性变形阶段形阶段塑性软塑性软化阶段化阶段流动变流动变形阶段形阶段7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力1 1、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力（圆形巷道为例）（圆形巷道为例）情况情况1：岩体强度足够大，：岩体强度足够

3、大，围岩仍然处于弹性状态围岩仍然处于弹性状态情况情况2：围岩出现应变软：围岩出现应变软化，但未达到流动阶段化，但未达到流动阶段7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力1 1、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力情况情况3：部分围岩已经达到流动阶段：部分围岩已经达到流动阶段1 1、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力1 1、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力、原岩体内

4、掘进巷道引起的围岩应力7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力讨论：讨论：（1）传统圆形巷道弹塑性理论解答的主要意义：理论解）传统圆形巷道弹塑性理论解答的主要意义：理论解释了支护阻力增大巷道变形减小的道理；理论解释了岩石释了支护阻力增大巷道变形减小的道理；理论解释了岩石力学性质对巷道围岩应力重新分布和变形的影响。力学性质对巷道围岩应力重新分布和变形的影响。（2）按照围岩应力与其强度的相对关系，巷道掘进以后，）按照围岩应力与其强度的相对关系，巷道掘进以后，围岩应力重新分布形成的流动区、应变软化区岩石处于相围岩应力重新分布形成

5、的流动区、应变软化区岩石处于相对极限平衡状态，应力达到岩石的强度，而处于弹性区的对极限平衡状态，应力达到岩石的强度，而处于弹性区的围岩越往深处围岩强度越大于所受应力。围岩越往深处围岩强度越大于所受应力。2 2、回采工作面周围支承压力分布、回采工作面周围支承压力分布7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力 图图 7-3 7-3 采空区应力重新分布概貌采空区应力重新分布概貌1 1超前支承压力超前支承压力 ；2 2、3 3侧向固定侧向固定支承压力；支承压力；4 4采空区支承压力采空区支承压力. .2 2、回采工作面周围支承压力分

6、布、回采工作面周围支承压力分布7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力 图图 7-3 7-3 支承压力支承压力类类 型型超前支承压力超前支承压力侧向固定支承压力侧向固定支承压力采空区支承压力采空区支承压力峰值离煤壁峰值离煤壁48m1520m应力增高系数应力增高系数2.53.02.03.0 1.0（1.3）影响范围影响范围4080m1535 需要指出的是，表中指的是没需要指出的是，表中指的是没有其他采面影响情况，如果有相有其他采面影响情况，如果有相邻工作面，出现侧向固定支承压邻工作面，出现侧向固定支承压力与超前支承压力叠加，

7、应力增力与超前支承压力叠加，应力增高系数更大，可达高系数更大，可达57.7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力 图图 2-212-21，22 22 2 2、回采工作面周围支承压力分布、回采工作面周围支承压力分布德国埃森采矿研究中心数值计算结果，德国埃森采矿研究中心数值计算结果，介质为弹性体，原岩应力介质为弹性体，原岩应力25MPa。3 3、采动引起的底板岩层应力分布、采动引起的底板岩层应力分布7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力 图图 7-5a

8、7-5a （1）一侧采空煤体：）一侧采空煤体： 煤体支承压力近似三角形分布，应力煤体支承压力近似三角形分布，应力增高系数增高系数3左右。左右。 煤柱较大时，煤体支承压力影响深度煤柱较大时，煤体支承压力影响深度约为约为1.52倍煤柱宽度。倍煤柱宽度。 底板岩层内应力呈扩展状态，数值等底板岩层内应力呈扩展状态，数值等于自重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线于自重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线的夹角的夹角30 40 。 底板岩层内同一水平面上支承压力最底板岩层内同一水平面上支承压力最大值在煤体下方，距采空区边缘数米处。大值在煤体下方，距采空区边缘数米处。3 3、采动引起的底板岩层应力分布、采动引起的底板

9、岩层应力分布7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力 图图 7-5b 7-5b （2）二侧采空窄煤柱：）二侧采空窄煤柱： 煤柱内的煤柱内的支承压力呈钟形分布，支承压力呈钟形分布，应力增高系数为应力增高系数为5左右。左右。 煤柱支承压力影响深度约为煤柱支承压力影响深度约为34倍煤柱宽度。倍煤柱宽度。 底板岩层内应力呈扩展状态，底底板岩层内应力呈扩展状态，底板岩层内同一水平面上，垂直支承压板岩层内同一水平面上，垂直支承压力以煤柱中心线处最大；数值等于自力以煤柱中心线处最大；数值等于自重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线重应力的等应

10、力线与煤柱边缘垂直线的夹角的夹角30 40 。 3 3、采动引起的底板岩层应力分布、采动引起的底板岩层应力分布7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力 图图 7-5c 7-5c （3）二侧采空宽煤柱：）二侧采空宽煤柱： 煤柱内的支承压力呈马鞍形煤柱内的支承压力呈马鞍形分布，应力增高系数为分布，应力增高系数为3.5左右。左右。 底板岩层内同一水平面上，底板岩层内同一水平面上，支承压力以煤柱中心线处较小，支承压力以煤柱中心线处较小，靠近煤柱边缘出现峰值。靠近煤柱边缘出现峰值。 底板岩层内应力呈扩展状态，底板岩层内应力呈扩展状态

11、，数值等于自重应力的等应力线与数值等于自重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线的夹角煤柱边缘垂直线的夹角30 40 。 3 3、采动引起的底板岩层应力分布、采动引起的底板岩层应力分布7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力受采动影响巷道的围岩应力 （4）煤柱下方底板岩层一定范围内形成增压区的同时，附近还存）煤柱下方底板岩层一定范围内形成增压区的同时，附近还存在一定范围的应力降低区。底板受采动影响过程中，随工作面推进，在一定范围的应力降低区。底板受采动影响过程中，随工作面推进，在高度集中中急剧卸压，在铅直方向产生压缩和膨胀，伴生出水平方在高度集中中急剧卸

12、压，在铅直方向产生压缩和膨胀，伴生出水平方向的压缩和膨胀，出现水平应力升高区和卸压区。向的压缩和膨胀，出现水平应力升高区和卸压区。1 1、巷道围岩应力影响带、巷道围岩应力影响带7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定 巷道开掘以后，其周围岩体内的应力重新分布。巷道开掘以后，其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原岩应力值的5 5作为影响带的边界。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，可以忽如果

13、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。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。达相邻巷道，可进行巷道围岩应力值的叠加。 1 1、巷道围岩应力影响带、巷道围岩应力影响带7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定 在静水压应力场中，弹性变形巷道的应力影响区域形在静水压应力场中，弹性变形巷道的应力影响区域形状为半径等于状为半径等于6r6r的圆（的圆（r r为巷道断面半径）。在非静水压为巷

14、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，一般为长轴不大于长轴不大于12r12r的椭圆。因此：的椭圆。因此：（1 1）断面相同两圆形巷道的间距）断面相同两圆形巷道的间距D D为：为：6r6rD D12r 12r （2 2）半径不同两圆形巷道的间距）半径不同两圆形巷道的间距D D为：为：6R6RD D6 6（r rR R） 如果巷道周边形成塑性变形区，相邻巷道的应力影响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。带不宜超过塑性变形区与弹性变形区的交界面。书书P198P198提提

15、供了数值计算岩体力学参数取值参考。供了数值计算岩体力学参数取值参考。2 2、巷间岩柱的稳定性、巷间岩柱的稳定性7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定 岩柱的稳定性取决于岩柱的载荷和岩柱的强度。岩柱的稳定性取决于岩柱的载荷和岩柱的强度。 岩柱强度经验计算式：岩柱强度经验计算式： （1 1）Obert-DwvallObert-Dwvall/Wang/Wang（19671967）计算式：）计算式：hBRRC222. 0778. 0 （2 2）BieniawskiBieniawski（19681968）计算式

16、：）计算式：hBRRC36. 064. 013 3、相邻巷道间合理距离、相邻巷道间合理距离7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定 相邻巷道间的合理间距应该综合巷道宽度、巷道埋深、相邻巷道间的合理间距应该综合巷道宽度、巷道埋深、围岩强度、岩层倾角、巷道与岩层走向夹角等因素确定。围岩强度、岩层倾角、巷道与岩层走向夹角等因素确定。 我国煤矿目前采深条件下的一般经验：我国煤矿目前采深条件下的一般经验： （1 1）大巷间距离）大巷间距离202040m40m。围岩较稳定取小值，不稳。围岩较稳定取小值，不稳定取大值

17、；在浅部、坚硬围岩或急倾斜条件下，可减小至定取大值；在浅部、坚硬围岩或急倾斜条件下，可减小至10m10m；在深部或松软围岩条件下，可增大至；在深部或松软围岩条件下，可增大至50m50m。 （2 2）上下山及集中巷间距）上下山及集中巷间距151530m30m。围岩较稳定取小。围岩较稳定取小值，不稳定取大值；在浅部、坚硬围岩或急倾斜煤层条件值，不稳定取大值；在浅部、坚硬围岩或急倾斜煤层条件下，可减小到下，可减小到10m10m，在深部、松软围岩或厚煤层内，应扩，在深部、松软围岩或厚煤层内，应扩大到大到404050m50m。3 3、相邻巷道间合理距离、相邻巷道间合理距离7.1 巷道围岩应力及变形规律巷

18、道围岩应力及变形规律7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定 国外经验（前国外经验（前苏联煤矿巷道合理布置保护和支护规苏联煤矿巷道合理布置保护和支护规程程）相邻巷道间合理距离计算：）相邻巷道间合理距离计算：D=(aD=(a1 1+a+a2 2)K)K1 1 表表7-2 7-2 巷道相互影响系数巷道相互影响系数K K1 1取值取值（书（书P199P199）7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.3 构造应力对巷道稳定性的影响构造应力对巷道稳定性的影响图图7-7 7-7 巷道轴向平行、垂巷道轴向平行、垂直构造应力条件下周边围直构造应力条件

19、下周边围岩应力分布岩应力分布 a a平行构造应力；平行构造应力；b b 垂直构造应力。垂直构造应力。 合理巷道布置方向：巷合理巷道布置方向：巷道轴向与构造应力方向道轴向与构造应力方向平行最佳，垂直最差，平行最佳，垂直最差，夹角夹角25 30 影响无影响无明显变化。明显变化。7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.4 受采动影响巷道的围岩变形受采动影响巷道的围岩变形（1 1）反映巷道围岩变形量的常用指标：巷道顶板下沉）反映巷道围岩变形量的常用指标：巷道顶板下沉量、底板臌起量、量、底板臌起量、顶底移近量顶底移近量、巷帮移近量、巷帮移近量、两帮移近两帮移近量量、深部围岩移近量等。

20、、深部围岩移近量等。 巷道顶底指巷道中心线高度减少值。巷道顶底指巷道中心线高度减少值。 两帮移近量指巷道沿腰线水平的宽度减少值。两帮移近量指巷道沿腰线水平的宽度减少值。（2 2）采动影响巷道围岩变形量组成：主要由掘进引起）采动影响巷道围岩变形量组成：主要由掘进引起的变形、回采引起的变形、采掘影响趋于稳定后的围岩的变形、回采引起的变形、采掘影响趋于稳定后的围岩流变组成。流变组成。1 1、巷道围岩变形量的构成、巷道围岩变形量的构成7.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.4 受采动影响巷道的围岩变形受采动影响巷道的围岩变形2 2、巷道围岩变形规律（五阶段）、巷道围岩变形规律（五阶

21、段）巷道掘进影响阶段巷道掘进影响阶段掘进影响稳定阶段掘进影响稳定阶段采动影响阶段采动影响阶段采动影响稳定阶段采动影响稳定阶段二次采动影响阶段二次采动影响阶段图图7-97.1 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律7.1.4 受采动影响巷道的围岩变形受采动影响巷道的围岩变形2 2、巷道围岩变形规律（五阶段）、巷道围岩变形规律（五阶段）表表7-3 采区平巷不同矿压显现带内顶底移近规律采区平巷不同矿压显现带内顶底移近规律7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.1 巷道位置类型巷道位置类型 根据巷道与回采空间相对位置及采掘时间关系的根据巷道与回采空间相对位置及采掘时间

22、关系的不同，巷道位置可以分为五种类型：不同，巷道位置可以分为五种类型： （1）本煤层巷道；）本煤层巷道； （2）底板巷道；）底板巷道； （3）顶板巷道；）顶板巷道； （4）厚煤层中、下分层巷道；）厚煤层中、下分层巷道； （5）相邻煤层巷道。）相邻煤层巷道。7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.2 区段巷道的位置和矿压显现规律区段巷道的位置和矿压显现规律1 1、区段巷道的布置方式、区段巷道的布置方式（1）两侧均为未受采）两侧均为未受采动的煤体，即煤体动的煤体，即煤体煤体巷道；煤体巷道；（2）一侧煤体，一侧）一侧煤体，一侧煤柱，即煤体煤柱，即煤体煤柱煤柱巷道；细分采动

23、稳定巷道；细分采动稳定后掘进和回采过程中后掘进和回采过程中掘进掘进.（3）一侧煤体，一侧）一侧煤体，一侧采空区，即煤体采空区，即煤体无无煤柱巷道：沿空掘巷、煤柱巷道：沿空掘巷、沿空留巷。沿空留巷。图图7-107.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.2 区段巷道的位置和矿压显现规律区段巷道的位置和矿压显现规律2 2、区段巷道矿压显现规律、区段巷道矿压显现规律（1）煤体）煤体煤体巷道：围岩变形经历巷道掘进影响、掘进影响煤体巷道：围岩变形经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动前影响三个阶段。稳定和采动前影响三个阶段。（2）采动稳定后掘进的煤体）采动稳定后掘进的煤体煤柱巷道、

24、沿空掘进巷道：围岩煤柱巷道、沿空掘进巷道：围岩变形经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动前影响三个阶段。变形经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动前影响三个阶段。 但是，巷道服务期内始终受相邻区段侧固定支承压力影响，三但是，巷道服务期内始终受相邻区段侧固定支承压力影响，三个阶段的围岩变形均大于煤体个阶段的围岩变形均大于煤体煤体巷道。煤体巷道。（3）回采过程中掘进的煤体）回采过程中掘进的煤体煤柱巷道、沿空留巷：围岩的变煤柱巷道、沿空留巷：围岩的变形经历全部五个阶段，围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳形经历全部五个阶段，围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳定后掘进巷道。定后掘进巷道。7.2 受采动影响受

25、采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.2 区段巷道的位置和矿压显现规律区段巷道的位置和矿压显现规律3 3、厚煤层中下分层区段巷道布置和矿压显现规律、厚煤层中下分层区段巷道布置和矿压显现规律 厚煤层中、下分层区段巷道相对厚煤层中、下分层区段巷道相对本层工作面仍然有煤体本层工作面仍然有煤体煤体、煤煤体、煤体体煤柱（采动稳定、正采动）、煤煤柱（采动稳定、正采动）、煤体体无煤柱（采动稳定、正采动）三无煤柱（采动稳定、正采动）三种布置方式。种布置方式。 与上部分层主要有三种位置关系：与上部分层主要有三种位置关系：布置在已稳定采空区下方，附近无上布置在已稳定采空区下方，附近无上分层遗留煤柱；布置

26、在已稳定采空区分层遗留煤柱；布置在已稳定采空区下方，附近并在上分层遗留煤柱附近；下方，附近并在上分层遗留煤柱附近；布置在上分层保护煤柱下部。布置在上分层保护煤柱下部。7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.3 底板巷道的位置和矿压显现规律底板巷道的位置和矿压显现规律1 1、底板巷道的位置、底板巷道的位置图图7-11 7-11 底板巷道位置底板巷道位置在已稳定的采空区下部；在已稳定的采空区下部；在保护煤柱下部；在保护煤柱下部；在尚未开采工作面下部，经在尚未开采工作面下部，经历上部采面的跨采影响历上部采面的跨采影响7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现

27、规律7.2.3 底板巷道的位置和矿压显现规律底板巷道的位置和矿压显现规律2 2、底板巷道矿压显现规律、底板巷道矿压显现规律图图7-11 7-11 底板巷道位置底板巷道位置在已稳定的采空区下部；在已稳定的采空区下部；在保护煤柱下部；在保护煤柱下部；在尚未开采工作面下部，经在尚未开采工作面下部，经历上部采面的跨采影响历上部采面的跨采影响7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.3 底板巷道的位置和矿压显现规律底板巷道的位置和矿压显现规律3 3、厚煤层主要巷道的布置方式、厚煤层主要巷道的布置方式 20世纪世纪50年代至年代至60年代初期，在厚煤层内布置区段年代初期，在厚煤层

28、内布置区段集中巷，上、下山甚至大巷，一般沿底板掘进，两侧留集中巷，上、下山甚至大巷，一般沿底板掘进，两侧留保护煤柱。保护煤柱。 自自60年代起，底板岩巷替代煤巷，维护好。年代起，底板岩巷替代煤巷，维护好。 目前，在厚煤层内布置上、下山甚至大巷。目前，在厚煤层内布置上、下山甚至大巷。7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.4 上、下山巷道的位置和矿压显现规律上、下山巷道的位置和矿压显现规律a 位于煤层内用煤位于煤层内用煤 柱保护的上下山柱保护的上下山b 位于底板内用煤位于底板内用煤 柱保护的上下山柱保护的上下山7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规

29、律7.2.4 上、下山巷道的位置和矿压显现规律上、下山巷道的位置和矿压显现规律c 位于底板内，不留上下位于底板内，不留上下山保护煤柱，后采翼跨采山保护煤柱，后采翼跨采d 位于底板内，不留上下位于底板内，不留上下山保护煤柱，先采翼跨采山保护煤柱，先采翼跨采7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.5 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择 巷道位置参数既明确了巷道所在的层位及其围岩性巷道位置参数既明确了巷道所在的层位及其围岩性质，也决定了巷道受到采动影响的程度。质，也决定了巷道受到采动影响的程度。 围岩性质是影响巷道维护诸因素中最为重要的因素，围岩性质是影响巷道维护诸因素

30、中最为重要的因素，因此，在开采空间合理距离范围内，巷道应布置在相对因此，在开采空间合理距离范围内，巷道应布置在相对稳定的岩层内。稳定的岩层内。 本煤层巷与开采空间在同一层面内，它的位置参数本煤层巷与开采空间在同一层面内，它的位置参数是巷道与采空区边缘的距离，即保护煤柱的宽度。是巷道与采空区边缘的距离，即保护煤柱的宽度。 底板巷道与开采煤层不在同一层面内，它的位置参底板巷道与开采煤层不在同一层面内，它的位置参数是巷道与上部煤层之间的垂直距离数是巷道与上部煤层之间的垂直距离z z、巷道与上部煤、巷道与上部煤柱边缘之间的水平距离柱边缘之间的水平距离x x、煤柱宽度、煤柱宽度B B。 巷道布置类型及布

31、置参数见书巷道布置类型及布置参数见书P208P208图图7-167-16。7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.5 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择1 1、巷道围岩变形与、巷道围岩变形与z z、x x值的关系值的关系图图7-17 巷道围岩变形与巷道围岩变形与z值之间的关系曲线值之间的关系曲线1区段集中巷；区段集中巷；2盘区上山。盘区上山。7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.5 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择1 1、巷道围岩变形与、巷道围岩变形与z z、x x值的关系值的关系图图7-18 巷道围岩变形速度与上部煤柱边缘之间的

32、水平距离关系曲线巷道围岩变形速度与上部煤柱边缘之间的水平距离关系曲线11两帮移近；两帮移近；2顶底移近。顶底移近。7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.5 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择1 1、巷道围岩变形与、巷道围岩变形与z z、x x值的关系值的关系图图7-19 巷道围岩变形速度与上部煤柱边缘之间的水平距离关系曲线巷道围岩变形速度与上部煤柱边缘之间的水平距离关系曲线21两帮移近；两帮移近；2顶底移近。顶底移近。7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.5 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择2 2、巷道位置参数的选择、巷道位置参

33、数的选择 （1 1）底板岩层中应力分布区域）底板岩层中应力分布区域图图7-19 7-19 底板岩层应力分布区域底板岩层应力分布区域 原岩应力区；原岩应力区；应力集中区；应力集中区；卸压区；卸压区；应力恢复区；应力恢复区；A A拉伸破裂区；拉伸破裂区；B B、C C剪切滑移区剪切滑移区7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.5 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择2 2、巷道位置参数的选择、巷道位置参数的选择 （2 2）巷道稳定性指数）巷道稳定性指数 巷道开掘前所处位置的最大主应力与巷道围岩巷道开掘前所处位置的最大主应力与巷道围岩单轴抗压强度的比值称为巷道稳定性指数。

34、单轴抗压强度的比值称为巷道稳定性指数。 巷道稳定性指数可以作为确定巷道位置参数的巷道稳定性指数可以作为确定巷道位置参数的依据。依据。围岩稳定程度围岩稳定程度巷道围岩稳定指数巷道围岩稳定指数围岩移近量围岩移近量/mm稳定稳定0.25200表表7-4 巷道围岩稳定性指数巷道围岩稳定性指数7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.5 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择2 2、巷道位置参数的选择、巷道位置参数的选择 （3 3）计算底板巷道位置参数）计算底板巷道位置参数（见书（见书P210P210）图图7-217.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2

35、.5 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择2 2、巷道位置参数的选择、巷道位置参数的选择 （4 4）计算顶板巷道位置参数）计算顶板巷道位置参数（见书（见书P211P211）7.2 受采动影响受采动影响巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律7.2.6 综放面回采巷道矿压显现特点综放面回采巷道矿压显现特点柏建彪教授：427.2.6 7.2.6 综放面回采巷道矿压显现特点综放面回采巷道矿压显现特点1) 1) 实体煤巷道实体煤巷道 与综采分层工作面相比，综放整层工作面与综采分层工作面相比，综放整层工作面超前支承压力分布范围扩大，应力高峰位置前超前支承压力分布范围扩大，应力高峰位置前移；一般情况下综放巷道各项

36、矿压显现指标参移；一般情况下综放巷道各项矿压显现指标参数均高于综采分层巷道。数均高于综采分层巷道。2) 2) 沿空掘进巷道沿空掘进巷道 以兖州兴隆庄煤矿为例，综放与综采一分以兖州兴隆庄煤矿为例，综放与综采一分层沿空巷道相比较超前支承压力明显影响区范层沿空巷道相比较超前支承压力明显影响区范围扩大围扩大20m20m左右；顶底板平均移近量增加左右；顶底板平均移近量增加4004001000mm1000mm，顶底板平均移近速度增加，顶底板平均移近速度增加12mm/d12mm/d。 柏建彪教授：437.3 7.3 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理7.3.1 7.3.1 巷道围岩压力及影响因素巷道围岩压力及

37、影响因素1) 1) 围岩压力围岩压力 围岩变形受阻而作用在支护结构物上的挤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，统称为压力或塌落岩石的重力，统称为围岩压力围岩压力。 根据围岩压力的成因，可分为以下四种类型：根据围岩压力的成因，可分为以下四种类型： 松动围岩压力、变形围岩压力、膨胀围岩压松动围岩压力、变形围岩压力、膨胀围岩压力、冲击和撞击围岩压力。力、冲击和撞击围岩压力。 柏建彪教授：44(1)(1) 松动围岩压力松动围岩压力 由于巷道开挖而松动或塌落的岩体，以重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，表现的形式直接作用于支架结构物上的压力

38、，表现为松动围岩压力载荷形式。如支护不能有效地为松动围岩压力载荷形式。如支护不能有效地控制围岩变形的发展，围岩形成松动垮塌圈时控制围岩变形的发展，围岩形成松动垮塌圈时，将导致松动围岩压力出现，通常顶压显现严，将导致松动围岩压力出现，通常顶压显现严重。重。柏建彪教授：45（2） 变形围岩压力变形围岩压力 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。而产生的压力，称为变形围岩压力，简称变形压力。 弹性变形压力是围岩弹性变形时作用于支架上的压弹性变形压力是围岩弹性变形时作用于支架上的压力，弹性变形产生速度极快，

39、变形量很小，实际意义不力，弹性变形产生速度极快，变形量很小，实际意义不大。大。 塑性变形压力是由于围岩的塑性变形和破裂，围岩塑性变形压力是由于围岩的塑性变形和破裂，围岩向巷道空间位移，使支护结构受到的压力，是变形围岩向巷道空间位移，使支护结构受到的压力，是变形围岩压力的主要形式。压力的主要形式。柏建彪教授：46（3） 膨胀围岩压力膨胀围岩压力 围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，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的。两者的变形机制截然不同它是由吸水膨胀而引起的。两者

40、的变形机制截然不同。前者是指与水发生物理化学反应；后者主要是围岩。前者是指与水发生物理化学反应；后者主要是围岩应力与结构效应。应力与结构效应。（4） 冲击和撞击围岩压力冲击和撞击围岩压力 冲击围岩压力指围岩积累了大量弹性变形能之后，冲击围岩压力指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；撞击围岩压力是回采工突然释放出来所产生的压力；撞击围岩压力是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作面上覆岩层剧烈运动时对巷道支护体所产生的压力。 柏建彪教授：47 2) 2) 影响围岩压力的主要因素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影响围岩压力的因

41、素基本上可分为开采技术因素和地质因素两大类。地质因素两大类。 开采技术因素中，影响最大的是回采，即巷道与回开采技术因素中，影响最大的是回采，即巷道与回采工作面相对空间、时间关系。例如，巷道是处于一采工作面相对空间、时间关系。例如，巷道是处于一侧、两侧或邻近煤层采动影响条件下，是受一次还是侧、两侧或邻近煤层采动影响条件下，是受一次还是受多次采动影响，采动影响已经稳定还是正在采动过受多次采动影响，采动影响已经稳定还是正在采动过程中。程中。 柏建彪教授：48 其次是巷道保护方法，例如，巷旁支护方式、巷道其次是巷道保护方法，例如，巷旁支护方式、巷道断面形状和大小、巷道掘进方法、巷道基本支护类型和断面形

42、状和大小、巷道掘进方法、巷道基本支护类型和参数等。参数等。 地质因素主要有：原岩应力状态、围岩力学性质、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。状况等。柏建彪教授：497.3.2 7.3.2 巷道围岩控制原理和方法巷道围岩控制原理和方法1) 1) 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理巷道围岩控制：控制巷道围岩的矿山压力和周边位巷道围岩控制：控制巷道围岩的矿山压力和周边位移所采取的技术和方法的总和。移所采取的技术和方法的总和。基本原理：根据巷道围岩应力、围岩强度以及它们基本原理：根据巷道围岩应

43、力、围岩强度以及它们之间相互关系，选择合适的巷道布置和保护及支护之间相互关系，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。力条件和赋存环境，有效地控制围岩的变形、破坏。 柏建彪教授：502)2)巷道布置巷道布置(1) (1) 在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，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最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。域内。(2) (2) 如果不能避开采动支承压力的影响，应尽量如果不能避开采动支承压力

44、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。柱下方布置巷道等。柏建彪教授：51(3) (3) 在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的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。直接接触。(4) (4) 通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。层构造带或向、背斜构造。(5) (5) 相

45、邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。相邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。(6) (6) 巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，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。避免与构造应力方向垂直。柏建彪教授：523) 3) 巷道保护及支护巷道保护及支护巷道的保护及支护措施可以归纳为以下几点：巷道的保护及支护措施可以归纳为以下几点：(1) (1) 通过在巷道围岩中钻孔卸压、切槽卸压、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方法，使巷道围岩受到某种形式的不同程度

46、的卸载。卸载。(2) (2) 注浆、锚杆支护、锚索支护、巷道周边喷注浆、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，提浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等方法，提高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。柏建彪教授：53(3) (3) 架设支架对围岩施加径向力，既支撑松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。变形区和破裂区的发展。 柏建彪教授：547.3.3 7.3.3

47、巷道围岩稳定性分类及支护选择巷道围岩稳定性分类及支护选择1)1)巷道围岩稳定性分类巷道围岩稳定性分类 巷道围岩稳定性的类别是一个模糊概念巷道围岩稳定性的类别是一个模糊概念, , 选用选用模糊聚类分析模糊聚类分析方法方法. . 分类指标：分类指标：围岩强度方面围岩强度方面 巷道顶板岩石单向抗压强度、巷道顶板岩石单向抗压强度、 煤层单向抗压强度煤层单向抗压强度 巷道底板岩石单向抗压强度，巷道底板岩石单向抗压强度， 围岩岩体完整性指数。围岩岩体完整性指数。柏建彪教授：55围岩应力方面围岩应力方面 巷道埋深，巷道埋深， 本区段采动影响指标，本区段采动影响指标， 相邻区段采动影响指标。相邻区段采动影响指

48、标。 回采巷道围岩稳定性分成回采巷道围岩稳定性分成5 5个类别。各指标的个类别。各指标的聚类中心见表聚类中心见表7-57-5。柏建彪教授：56表7-5 回采巷道围岩稳定性分类指标聚类中心值 柏建彪教授：57 2) 2)巷道围岩移近量预算巷道围岩移近量预算 巷道围岩移近量是反映巷道围岩稳定性的客观标巷道围岩移近量是反映巷道围岩稳定性的客观标准，是巷道支护形式选择和计算支护参数的依据。主准，是巷道支护形式选择和计算支护参数的依据。主要计算方法有解析法、数值分析方法、回归分析方法要计算方法有解析法、数值分析方法、回归分析方法、概率分析方法和模糊分析方法。通常根据巷道埋深、概率分析方法和模糊分析方法。通常根据巷道埋深H H和巷道顶底板岩层平均单向抗压强度和巷道顶底板岩层平均单向抗压强度RcRc利用图利用图7-247-24计计算巷道预期围岩移近量算巷道预期围岩移近量u uz z。柏建彪教授：58 图图7-24 7-24 巷道埋深和围岩强度与顶底板移巷道埋深和围岩强度与顶底板移 近量的关系曲线近量的关系曲线 (a) (a) 无采动影响阶段；（无采动影响阶段；（b b）一次采动影响阶段；）一次采动影响阶段； （c c）一次采动后稳定阶段）一次采动后稳定阶段柏建彪教授