礦山壓力對掘進施工的影響課件

礦山壓力對掘進施工的影響淮北煤礦安全技術(shù)培訓中心潘圣勇礦山壓力對掘進施工的影響11礦山壓力何為礦山壓力？1礦山壓力何為礦山壓力？2通過這些圖片，大家看到什么？1、巷道整體變形，斷面嚴重縮小，且形狀不規(guī)則。2、金屬支架變形、扭曲，失去原有形狀。3、巷道頂板下沉，兩幫相互移近，底板膨起。4、巷道周邊巖石離層、脫落，隨時會滑落、片幫、掉頂?shù)奈ｋU。造成巷道變形的原因就是礦山壓力。礦山壓力對掘進施工的影響3

礦山壓力：

由于在地下進行采掘活動而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤巖體中和支護物上所引起的力，就叫礦山壓力，簡稱礦壓，也叫地壓、巖壓等。而造成巷道受壓變形、掉頂、片幫、底膨的現(xiàn)象叫礦山壓力顯現(xiàn)。

原巖應(yīng)力：地下巖體在采動以前，由于自重的作用在其內(nèi)部引起的應(yīng)力，通常稱為原巖應(yīng)力。因為開采前的巖體處于靜止狀態(tài)，所以原巖體是處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，當開掘巷道或進行回采工作時，破壞了原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布，重新分布的應(yīng)力超過煤巖的極限強度時，使巷道和回采工作面周圍的煤巖體發(fā)生破壞礦山壓力：4，這種情況將持續(xù)到煤巖內(nèi)部重新達到新的應(yīng)力平衡為止。此時，巷道和回采工作面周圍的煤巖體內(nèi)形成一個與原巖應(yīng)力場顯然不同的新的應(yīng)力場。構(gòu)造應(yīng)力：在各種地殼構(gòu)造運動作用力的影響下,地殼中所產(chǎn)生的應(yīng)力稱為構(gòu)造應(yīng)力。

，這種情況將持續(xù)到煤巖內(nèi)部重新達到新的應(yīng)力平衡為止。此時，巷5礦山壓力分析1、原巖體內(nèi)掘進巷道引起的圍巖應(yīng)力變化：巷道開掘后原巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中。如果圍巖應(yīng)力小于巖體強度，圍巖仍處于彈性狀態(tài)，圍巖應(yīng)力可用彈性力學方法按平面應(yīng)變問題計算。雙向等壓原巖應(yīng)力場內(nèi)圓形巷道圍巖應(yīng)力分布如圖所示。礦山壓力分析1、原巖體內(nèi)掘進巷道引起的圍巖應(yīng)力變化：6

圓形巷道圍巖彈性變形應(yīng)力分布圓形巷道圍巖彈性變形應(yīng)力分布7如果圍巖應(yīng)力大于巖體強度，巷道圍巖會產(chǎn)生塑性變形，從巷道周邊向圍巖深處擴展到一定范圍，出現(xiàn)塑性變形區(qū)，為彈塑性介質(zhì)，巷道圍巖應(yīng)力分布如圖所示。在塑性區(qū)內(nèi)圈（A）圍巖強度明顯削弱，低于原始應(yīng)力γH，圍巖發(fā)生破裂和位移稱為破裂區(qū)，也叫卸載和應(yīng)力降低區(qū)。塑性區(qū)外圈（B）的應(yīng)力高于原始應(yīng)力，它與彈性區(qū)內(nèi)應(yīng)力增高部分均為承載區(qū)，也稱應(yīng)力增高區(qū)。再向圍巖深部即為處于穩(wěn)定狀態(tài)的原始應(yīng)力區(qū)。如果圍巖應(yīng)力大于巖體強度，巷道圍巖會產(chǎn)生塑性變形，從巷道周邊8

圓形巷道圍巖塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布

A—破裂區(qū)；B—塑性區(qū)；C—彈性區(qū)；D—原始應(yīng)力區(qū)圓形巷道圍巖塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布92、回采工作面周圍支承壓力分布：煤層開采過程破壞原巖應(yīng)力場的平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分布。對于受到采動影響的巷道，它的維護狀況除了受巷道所處位置的自然因素影響以外，主要取決于采動影響。煤層開采以后，采空區(qū)上部巖層重量將向采空區(qū)周圍新的支承點轉(zhuǎn)移，從而在采空區(qū)四周形成支承壓力帶（圖）。2、回采工作面周圍支承壓力分布：10

圖采空區(qū)應(yīng)力重新分布概貌

1—工作面前方超前支承壓力2、3—工作面傾斜、仰斜方向殘余支承壓力4—工作面后方采空區(qū)支承壓力圖采空區(qū)應(yīng)力重新分布概貌111

支承壓力的顯現(xiàn)特征通過支承壓力分布范圍、分布形式和應(yīng)力峰值表示。應(yīng)力增高系數(shù)K是支承壓力峰值與原巖應(yīng)力的比值。支承壓力分布參數(shù)有：煤體邊緣的破裂區(qū)寬度，塑性區(qū)寬度（支承壓力峰值距離）x0，支承壓力的影響距離x1。目前，上述參數(shù)主要由現(xiàn)場實測取得。

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工作面超前支承壓力峰值位置距煤壁一般為4～8m，相當于2～3.5倍回采高度。影響范圍為40～60m，少數(shù)可達60～80m，應(yīng)力增高系數(shù)為2.5～3。工作面傾斜方向固定性支承壓力影響范圍一般為15～30m，少數(shù)可達35～40m，支承壓力峰值位置距煤壁一般為15～20m，應(yīng)力增高系數(shù)為2～3。采空區(qū)內(nèi)支承壓力應(yīng)力增高系數(shù)通常小于1，個別情況下達到1.3。

工作面超前支承壓力峰值位置距煤壁一般為4～8m，相13

相鄰的采空區(qū)所形成的支承壓力會在某些地點發(fā)生相互疊加，稱為疊合支承壓力。例如，在上下區(qū)段之間，上區(qū)段采空區(qū)形成的殘余支承壓力與下區(qū)段工作面超前支承壓力疊加，在煤層向采空區(qū)凸出的拐角，形成很高的疊合支承壓力，應(yīng)力增高系數(shù)可達5～7，有時甚至更高(圖)。舉例：8210切眼支護問題。相鄰的采空區(qū)所形成的支承壓力會在某些地點發(fā)生相互14

圖煤層凸出角處疊加支承壓力

圖煤層凸出角處疊加支承壓力15礦山壓力對掘進施工的影響163、相鄰巷道的應(yīng)力分布及巷道間距的確定（1）巷道圍巖應(yīng)力影響帶巷道開掘以后，巷道周圍巖體內(nèi)的應(yīng)力重新分布。巷道圍巖應(yīng)力受擾亂的區(qū)域稱為影響帶，一般以超過原巖應(yīng)力值的5％作為影響帶的邊界。如果相鄰巷道的應(yīng)力影響帶彼此不重疊，可以忽略巷道間的相互影響。如果相鄰巷道的應(yīng)力影響帶彼此重疊，但沒有到達相鄰巷道，可進行巷道圍巖應(yīng)力值的疊加。

3、相鄰巷道的應(yīng)力分布及巷道間距的確定17在靜水壓應(yīng)力場中，彈性變形巷道的應(yīng)力影響區(qū)域形狀為半徑等于6r的圓（r為巷道斷面半徑）。在非靜水壓應(yīng)力場中，巷道的應(yīng)力影響區(qū)域形狀不再是圓形，一般為長軸不大于12r的橢圓。因此，斷面相同兩圓形巷道的間距D為6r＜D＜12r半徑不同兩圓形巷道的間距D為6R＜D＜6（r＋R）如果巷道周邊形成塑性變形區(qū)，相鄰巷道的應(yīng)力影響帶不宜超過塑性變形區(qū)與彈性變形區(qū)的交界面。在靜水壓應(yīng)力場中，彈性變形巷道的應(yīng)力影響區(qū)域形狀為半徑等于618（2）巷間巖柱的穩(wěn)定性巖柱的穩(wěn)定性主要取決于巖柱的載荷和巖柱強度。當巖柱所承受的載荷超過巖柱的承載能力時，巖柱是不穩(wěn)定的。

巖柱的強度主要由組成巖柱的巖體強度、巖柱的寬度和高度及總的構(gòu)造特征決定。已為大量現(xiàn)場資料所驗證的經(jīng)驗公式有Obert-Dwvall/Wang(1967)和Bieniawski(1968)公式：

（2）巷間巖柱的穩(wěn)定性19式中R—巖柱強度，MPa；RC—原位臨界立方體單軸抗壓強度，MPaB—巖柱寬度，m；h—巖柱高度，m。RC1—臨界尺寸巖柱的強度，MPa。式中R—巖柱強度，MPa；20（3）相鄰巷道間合理距離我國煤礦目前采深條件下，大巷間的距離以20～40m為宜，圍巖較穩(wěn)定時取小值，不穩(wěn)定時取大值；在淺部和堅硬圍巖以及在急傾斜煤層條件下，大巷間距可減小至10m；在深部和松軟圍巖條件下，大巷間距可增大至50m。上下山及集中巷間距以15～30m為宜，圍巖較穩(wěn)定時取小值，不穩(wěn)定時取大值；在淺部和堅硬圍巖以及在急傾斜煤層條件下，上述距離可減小到10m，在深部和松軟圍巖以及厚煤層內(nèi)，間距應(yīng)擴大到40～50m。（3）相鄰巷道間合理距離214、構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響（1）構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力的基本特點是以水平應(yīng)力為主，具有明顯的方向性和區(qū)域性。(2）水平應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響水平應(yīng)力是影響巷道頂板冒落、底板臌起、兩幫內(nèi)擠的主要因素。頂板巖層在水平應(yīng)力作用下可能出現(xiàn)兩種破壞形式：一是薄層頁巖類巖層沿層面滑移。二是厚層的砂巖類巖層以小角度或沿小斷層產(chǎn)生剪切，頂板失穩(wěn)冒落。

4、構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響22水平應(yīng)力作用下頂板的破壞a-薄層頁巖頂板

b-厚層砂巖頂板水平應(yīng)力作用23水平應(yīng)力作用下巷道底鼓水平應(yīng)力作用下巷道底鼓24水平應(yīng)力作用下巷道兩幫破裂

水平應(yīng)力作用下巷道兩幫破裂25（3）合理的巷道布置方向巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向之間夾角不同，巷道圍巖水平應(yīng)力集中程度有很大差異。因此，在構(gòu)造應(yīng)力影響較強烈的區(qū)域，要重視巷道布置方向，依靠正確調(diào)整巷道方向與構(gòu)造應(yīng)力方向間的關(guān)系，削減構(gòu)造應(yīng)力對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響。（3）合理的巷道布置方向26

圖巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力成一定角度時周邊圍巖應(yīng)力計算簡圖圖巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力成一定角度時27

圖巷道軸向平行、垂直構(gòu)造應(yīng)力條件下，周邊圍巖應(yīng)力分布。a—平行構(gòu)造應(yīng)力；b—垂直構(gòu)造應(yīng)力

圖巷道軸向平行、垂直構(gòu)造應(yīng)力條件下，周邊圍巖應(yīng)28巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向平行時，構(gòu)造應(yīng)力對巷道的穩(wěn)定性影響最??；巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向垂直時，影響最大。構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定程度的影響，主要隨α角正弦的平方值變化，如果α角小于250～300時，構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響無明顯變化。

巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向平行時，構(gòu)造應(yīng)力對巷道的穩(wěn)295、受采動影響巷道的圍巖變形（1）巷道圍巖變形量的構(gòu)成巷道圍巖變形量包括巷道頂板下沉量、底板臌起量、巷幫移近量、深部圍巖移近量以及巷道剩余斷面積等。（2）巷道圍巖變形規(guī)律采準巷道從開掘到報廢，經(jīng)歷采動造成的圍巖應(yīng)力重新分布過程，圍巖變形會持續(xù)增長和變化。以受到相鄰區(qū)段回采影響的工作面回風巷為例，圍巖變形要經(jīng)歷五個階段（圖）。

5、受采動影響巷道的圍巖變形30

圖區(qū)段平巷圍巖變形圖區(qū)段平巷圍巖變形31巷道掘進影響階段煤體內(nèi)開掘巷道后，巷道圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中，在形成塑性區(qū)的過程中，圍巖向巷道空間顯著位移。隨著巷道掘出時間的延長，圍巖變形速度逐漸衰減，趨向緩和。巷道的圍巖變形量主要取決于巷道埋藏深度和圍巖性質(zhì)。(2)

掘進影響穩(wěn)定階段掘巷引起的圍巖應(yīng)力重新分布趨于穩(wěn)定，由于煤巖一般具有流變性，圍巖變形還會隨時間而緩慢增長，但其變形速度比掘巷初期要小得多。巷道的圍巖變形速度仍取決埋藏深度和圍巖性質(zhì)。巷道掘進影響階段32（3）采動影響階段巷道受上區(qū)段工作面（A）的回采影響后，在回采引起的超前移動支承壓力作用下，巷道圍巖應(yīng)力再次重新分布，塑性區(qū)顯著擴大，圍巖變形急劇增長。在工作面（A）后方附近，由巷道上方和采空區(qū)一側(cè)頂板彎曲下沉和顯著運動使得支承壓力和巷道圍巖變形速度都達到最大值。巷道圍巖性質(zhì)、護巷煤柱寬度或巷旁支護方式、工作面頂板巖層結(jié)構(gòu)對該時期圍巖變形量影響很大。（3）采動影響階段33（4）采動影響穩(wěn)定階段

回采引起的應(yīng)力重新分布趨向穩(wěn)定后，巷道圍巖變形速度再一次顯著降低，但仍然高于掘進影響穩(wěn)定階段時變形速度，圍巖變形量按流變規(guī)律不斷緩慢地增長。（4）采動影響穩(wěn)定階段346、受采動影響巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律（1）巷道位置類型根據(jù)巷道與回采空間相對位置及采掘時間關(guān)系的不同，巷道位置可以分為以下幾類：本煤層巷道：與回采空間在同一層面的巷道。分析本煤層巷道位置時，僅考慮回采空間周圍煤體上支承壓力的分布規(guī)律，可作為平面問題處理。6、受采動影響巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律35底板巷道：與回采空間不在同一層面，其下方的巷道。分析底板巷道位置時，應(yīng)該考慮回采空間周圍底板巖層中應(yīng)力分布規(guī)律，按空間問題處理當然。頂板巷道：位于回采空間所在層面上方的巷道稱為。厚煤層中、下分層以及相鄰煤層中的煤層巷道，有可能同時受到本分層和上分層以及相鄰煤層采面的采動影響。分析這類巷道位置時，依據(jù)巷道與回采空間位置和采掘時間關(guān)系，綜合考慮回采空間周圍煤體上支承壓力和頂、底板巖層中應(yīng)力的疊加影響。底板巷道：與回采空間不在同一層面，其下方的巷道。分析底板367、區(qū)段巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律區(qū)段巷道的布置方式：根據(jù)區(qū)段回采的準備系統(tǒng)，區(qū)段巷道可分成三種布置方式。（1）位于未經(jīng)采動的煤體內(nèi)，巷道兩側(cè)均為煤體，稱為煤體-煤體巷道(圖7-9Ⅰ)

。

7、區(qū)段巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律37

圖7-9區(qū)段巷道布置方式示意圖a—煤柱護巷；b—無煤柱護巷

圖7-9區(qū)段巷道布置方式示意圖38

（2）巷道一側(cè)為煤體，另一側(cè)為保護煤柱，保護煤柱一側(cè)的采面采動影響已穩(wěn)定后，掘進的巷道稱為煤體-煤柱巷道（采動穩(wěn)定）(圖7-9Ⅱ1)

；（3）巷道一側(cè)為煤體，另一側(cè)為采空區(qū),采空區(qū)一側(cè)采動影響已經(jīng)穩(wěn)定后，沿采空區(qū)邊緣掘進的巷道稱為煤體-無煤柱（沿空掘進）巷道(圖7-9Ⅱ2)

；如果通過加強支護或采用其它有效方法，將相鄰區(qū)段巷道保留下來，供本區(qū)段工作面回采時使用的巷道，稱為煤體-無煤柱（沿空保留）巷道(圖7-9Ⅲ2)

。

（2）巷道一側(cè)為煤體，另一側(cè)為保護煤柱，保護煤柱一側(cè)的采面39綜上所述區(qū)段巷道的布置方式可簡述為：

綜上所述區(qū)段巷道的布置方式可簡述為：40

區(qū)段巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律：（1）煤體-煤體巷道服務(wù)期間內(nèi)，圍巖的變形將經(jīng)歷巷道掘進影響、掘進影響穩(wěn)定和采動影響三個階段。由于巷道在采面后方已經(jīng)廢棄，巷道僅經(jīng)歷采面前方采動影響，圍巖變形量比采動影響階段全過程小得多，一般僅1/3左右。（2）煤體-煤柱（采動穩(wěn)定）或沿空掘進巷道服務(wù)期間，圍巖的變形同樣經(jīng)歷巷道掘進影響、掘進影響穩(wěn)定和采動影響三個階段。但是巷道整個服務(wù)期間內(nèi)，始終受相鄰區(qū)段采空區(qū)殘余支承壓力的影響，三個影響階段的圍巖變形均大于煤體-煤體巷道。區(qū)段巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律：41（3）煤體-煤柱（正采動）或沿空保留巷道服務(wù)期間，圍巖的變形將經(jīng)歷：

巷道掘進影響階段掘進影響穩(wěn)定階段采動影響階段采動影響穩(wěn)定階段二次采動影響階段全部的五個階段。圍巖變形量遠大于無采動及一側(cè)采動穩(wěn)定后巷道。（3）煤體-煤柱（正采動）或沿空保留巷道服務(wù)期間，圍巖的42

8、底板巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律（1）底板巷道的位置

按照巷道與上部煤層回采空間的相對位置和開采時間關(guān)系，巷道的位置可歸納以下三種情況：①巷道布置在已穩(wěn)定的采空區(qū)下部。在上部煤層回采空間形成的底板應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，巷道整個服務(wù)期間內(nèi)不受采動影響。②巷道布置在保護煤柱下部。經(jīng)歷保護煤柱兩側(cè)回采工作面的超前采動。保護煤柱形成后，一直受保護煤柱支承壓力的影響。當保護煤柱足夠?qū)捇蛘呦锏琅c保護煤柱的間距足夠大時，巷道可以避開采動影響，處于原巖應(yīng)力場內(nèi)。③巷道布置在尚未開采的工作面下部。經(jīng)歷上部采面的跨采影響后，位于已穩(wěn)定的采空區(qū)下部應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)。8、底板巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律43

圖7-11底板巷道位置Ⅰ—在已穩(wěn)定的采空區(qū)下部；Ⅱ—在保護煤柱下部；Ⅲ—在尚未開采工作面下部，經(jīng)歷上部采面的跨采影響圖7-11底板巷道位44

（2）底板巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律底板巷道從開掘到報廢，由于上部煤層的采動影響，引起圍巖應(yīng)力反復(fù)重新分布，圍巖變形速度隨之變化。巷道Ⅰ在應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)巷道掘進影響階段，然后進入掘進影響穩(wěn)定階段，圍巖變形趨向穩(wěn)定，變形量不大。巷道Ⅱ圍巖變形要經(jīng)歷掘巷期間明顯變形，然后趨向穩(wěn)定，保護煤柱不足夠?qū)挄r，受上部煤層工作面A回采影響期間顯著變形，然后又趨向穩(wěn)定；受上部煤層工作面B回采影響期間強烈變形，然后再次趨向以較大的變形速度持續(xù)變形（圖7-12(a)）。巷道Ⅲ圍巖變形要經(jīng)歷掘巷期間明顯變形，然后趨向穩(wěn)定，工作面跨越開采時引起圍巖強烈變形，然后又趨向穩(wěn)定（圖7-12(b)）。（2）底板巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律45

圖7-12受上部煤層采動影響底板巷道變形a—保護煤柱不夠?qū)挆l件下b—采面跨采條件下圖7-12受上部煤層采動影響底板巷道變形46

9、上、下山巷道的位置按巷道與回采空間的相對位置和回采順序，可將上、下山的布置方式歸納為圖7-13所列舉的類型：(1)位于煤層內(nèi)用煤柱保護的上、下山。(2)位于底板巖層內(nèi)上方保留煤柱的上、下山(3)上、下山位于底板巖層內(nèi)，上部煤層工作面跨越上、下山回采?？缭椒绞饺鐖D7-13c所示，左翼工作面先回采到上、下山附近處停采，然后右翼工作面跨越上、下山回采到左翼工作面停采線附近處停采。9、上、下山巷道的位置47

(4)上、下山位于底板巖層內(nèi)，上部煤層工作面跨越上、下山回采?？缭椒绞饺鐖D7-13d所示，右翼工作面在左翼工作面還遠離上、下山時就跨越上、下山。

上、下山（圖7-13(d)）巷道的圍巖變形只經(jīng)過掘巷期間明顯變形，然后趨向穩(wěn)定，跨采引起圍巖變形急劇增加，以及跨采之后圍巖變形趨向穩(wěn)定四個時期，總變形量顯著減少（圖7-14）。(4)上、下山位于底板巖層內(nèi)，上部煤層工作面跨越上、下山48

圖7-13受采動影響的上、下山布置方式

圖7-1349

圖7-14上、下山（圖7-13(d)）巷道圍巖變形

圖7-14上、下山（圖7-13(d)）巷道圍巖變503礦山壓力的應(yīng)對

面對礦山壓力，巷道的保護及支護措施可以歸納為以下幾點：(1)通過在巷道圍巖中鉆孔卸壓、切槽卸壓、寬面掘巷卸壓以及在巷旁留專門的卸壓空間等方法，使巷道圍巖受到某種形式的不同程度的卸載、移壓。(2)將巷道布置在低應(yīng)力區(qū)，躲開高應(yīng)力區(qū)，稱躲壓。(3)利用可縮性支護，允許巷道有一定變形，將高應(yīng)力釋放出來，緩解礦山壓力，稱讓壓。⑷采用圍巖鉆孔注漿、錨桿支護、錨索支護、巷道周邊噴漿、支架壁后充填、圍巖疏干封閉等方法，增高圍巖強度，優(yōu)化圍巖受力條件和賦存環(huán)境。⑸架設(shè)支架對圍巖施加徑向力，既支撐松動塌落巖石，又能加大巷道的圍壓，保持圍巖三向受力狀態(tài)，提高圍巖強度，限制塑性變形區(qū)和破裂區(qū)的發(fā)展。3礦山壓力的應(yīng)對51礦山壓力對掘進施工的影響52

巷道圍巖穩(wěn)定性分類及支護選擇：（1)巷道圍巖穩(wěn)定性分類巷道圍巖穩(wěn)定性的類別是一個模糊概念,選用模糊聚類分析方法。分類指標：屬于圍巖強度方面。巷道頂板巖石單向抗壓強度。煤層單向抗壓強度。巷道底板巖石單向抗壓強度。圍巖巖體完整性指數(shù)。

巷道圍巖穩(wěn)定性分類及支護選擇：53

屬于圍巖應(yīng)力方面巷道埋深，本區(qū)段采動影響指標，相鄰區(qū)段采動影響指標?；夭上锏绹鷰r穩(wěn)定性分類指標聚類中心值屬于圍巖應(yīng)力方面54支護選擇Ⅰ類圍巖（非常穩(wěn)定）：一般多為砂巖、石灰?guī)r等巖石巷道，巖性堅硬、完整?？刹捎缅^噴支護，效果良好，也易于支護。Ⅱ類圍巖（穩(wěn)定）：一般為巖石巷道，巖體比較完整，整體性好，易于支護，可采用錨噴、錨網(wǎng)噴支護，能滿足安全需求。Ⅲ類圍巖（中等穩(wěn)定）：巖性較差的巖石巷道，或煤層巷道，可采用金屬支架支護；頂板比較完整時，可采用錨帶網(wǎng)索支護，充分發(fā)揮錨桿、錨索主動支護的作用，提高圍巖的自承力，降低圍巖松動圈。Ⅳ類圍巖（不穩(wěn)定）：一般為地質(zhì)構(gòu)造區(qū)或應(yīng)力集中區(qū)，地壓大，圍巖松軟易變形，斷面收縮量大。支護選擇Ⅰ類圍巖（非常穩(wěn)定）：一般多為砂巖、石灰?guī)r等巖55一般采用U型金屬支護，或高強度錨帶網(wǎng)索支護。在巷道設(shè)計時，盡量布置在原巖應(yīng)力區(qū)，避開高應(yīng)力。Ⅴ類圍巖（極不穩(wěn)定）：圍巖破碎，塑性變形量大，設(shè)計時，巷道要盡力避開應(yīng)力集中區(qū)，同時單一支護方式已難于滿足安全需求?？刹捎寐?lián)合（復(fù)合）支護方式。如：錨噴＋U型棚聯(lián)合支護，小棚套大棚復(fù)合支護，錨桿＋錨索組合支護，巷道壁后充填（淺孔注漿）＋深孔注漿。還有二次支護理念，第一次用可縮性支護，進行圍巖觀測，當巷道圍巖有一定變形，釋放一定壓力后，圍巖趨于穩(wěn)定時，進行有針對性的二次支護。一般采用U型金屬支護，或高強度錨帶網(wǎng)索支護。在巷道設(shè)計時，56礦山壓力對掘進施工的影響57礦山壓力對掘進施工的影響58結(jié)束語

在實際煤礦生產(chǎn)中，礦山壓力對掘進的影響往往是多種因素同時作用的，不能用單一的思維來應(yīng)對。應(yīng)普遍遵循以下原因：1、在巷道設(shè)計時，要通盤考慮問題，將巷道布置在低應(yīng)力區(qū)，或原巖應(yīng)力區(qū)。如布置在采空區(qū)下部底板巖層中，區(qū)段巷道采用沿空掘巷，不留煤柱，避開高應(yīng)力區(qū)。2、將巷道盡量避開大的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)、水紋條件復(fù)雜區(qū)，水對巷道施工影響很大，同時水會造成巖石泥化，不利于支護。3、巷道要絕對避開支承壓力重疊區(qū)，此區(qū)產(chǎn)生的疊加支承壓力非常大，巷道支護極端困難，威脅安全生產(chǎn)。4、根據(jù)具體條件，優(yōu)化支護設(shè)計，增強支護強度，保障安全生產(chǎn)。結(jié)束語在實際煤礦生產(chǎn)中，礦山壓力對掘進的影響往往是多種59煤礦的四大動力現(xiàn)象

1、瓦斯噴出。2、煤與瓦斯突出。3、頂板大面積來壓。4、沖擊地壓。

沖擊地壓：井巷或采場周圍巖體在其力學平衡狀態(tài)破壞時，由于彈性變形能突然釋放而產(chǎn)生的突然、急劇、猛烈的動力現(xiàn)象。

現(xiàn)象：常伴有很大的響聲、巖體的震動和沖擊波，在一定的范圍內(nèi)可以感到周圍介質(zhì)的震動；有時向采空空間拋出大量的碎煤或巖塊，形成很多煤塵；有時還釋放出大量的瓦斯。常導(dǎo)致巷道支架破壞，設(shè)備移動和空間被堵塞，危害程度比一般礦山壓力顯現(xiàn)程度更為嚴重，在地下開采中易造成嚴重的自然災(zāi)害。煤礦的四大動力現(xiàn)象1、瓦斯噴出。60

在我國，沖擊礦壓最早于1933年發(fā)生在撫順勝利礦。以后，隨著采深的增加和開采范圍的不斷擴大，北京、撫順、棗莊、開灤、大同、北票、南桐等礦區(qū)的許多礦井，都先后發(fā)生和記錄了沖擊礦壓。隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓的危害將日益突出。世界上幾乎所有采煤國家都不同程度地受到?jīng)_擊礦壓的威脅。1783年英國在世界上首先報導(dǎo)了煤礦中所發(fā)生的沖擊礦壓。根據(jù)原巖（煤）體應(yīng)力狀態(tài)分類：重力應(yīng)力型沖擊礦壓:主要受重力作用，沒有或只有極小構(gòu)造應(yīng)力影響的條件下引起的沖擊地壓，如棗莊、撫順、開灤等局發(fā)生的沖擊地壓。構(gòu)造應(yīng)力型沖擊地壓:若構(gòu)造應(yīng)力遠遠超過巖層自重應(yīng)力時，主要受構(gòu)造應(yīng)力的作用引起的沖擊地壓，如北票礦務(wù)局和天池煤礦發(fā)生的沖擊地壓。中間型或重力—構(gòu)造型沖擊地壓:它是受重力和構(gòu)造應(yīng)力的共同作用引起的沖擊地壓。在我國，沖擊礦壓最早于1933年發(fā)生在撫順勝利礦。以61

根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強度分類

彈射:一些單個碎塊從處于高應(yīng)力狀態(tài)下的煤或巖體上射落，并伴有強烈聲響，屬于微沖擊現(xiàn)象。

礦震:它是煤、巖內(nèi)部的沖擊地壓，即深部的煤或巖體發(fā)生破壞，煤、巖并不向已采空間拋出，只有片幫或塌落現(xiàn)象，但煤或巖體產(chǎn)生明顯震動，伴有巨大聲響，有時產(chǎn)生煤塵。較弱的礦震稱為微震，也稱為“煤炮’。

弱沖擊:煤或巖石向已采空間拋出，但破壞性不很大，對支架、機器和設(shè)備基本上沒有損壞，圍巖產(chǎn)生震動，一般震級在2.2級以下，伴有很大聲響，產(chǎn)生煤塵，在瓦斯煤層中可能有大量瓦斯涌出。

強沖擊:部分煤或巖石急劇破碎，大量向已采空間拋出，出現(xiàn)支架折損、設(shè)備移動和圍巖震動，震級在2.3級以上，伴有巨大聲響，形成大量煤塵和產(chǎn)生沖擊波。根據(jù)沖擊的顯現(xiàn)強度分類62

根據(jù)震級強度和拋出的煤量分級：輕微沖擊:拋出煤量在10t以下，震級在１級以下沖擊地壓中等沖擊:拋出煤量在10~50t，震級在1~2級的沖擊地壓強烈沖擊:拋出煤量在50t以上，震級在２級以上的沖擊地壓。根據(jù)震級強度和拋出的煤量分級：63

謝謝！

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64演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！65礦山壓力對掘進施工的影響淮北煤礦安全技術(shù)培訓中心潘圣勇礦山壓力對掘進施工的影響661礦山壓力何為礦山壓力？1礦山壓力何為礦山壓力？67通過這些圖片，大家看到什么？1、巷道整體變形，斷面嚴重縮小，且形狀不規(guī)則。2、金屬支架變形、扭曲，失去原有形狀。3、巷道頂板下沉，兩幫相互移近，底板膨起。4、巷道周邊巖石離層、脫落，隨時會滑落、片幫、掉頂?shù)奈ｋU。造成巷道變形的原因就是礦山壓力。礦山壓力對掘進施工的影響68

礦山壓力：

由于在地下進行采掘活動而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤巖體中和支護物上所引起的力，就叫礦山壓力，簡稱礦壓，也叫地壓、巖壓等。而造成巷道受壓變形、掉頂、片幫、底膨的現(xiàn)象叫礦山壓力顯現(xiàn)。

原巖應(yīng)力：地下巖體在采動以前，由于自重的作用在其內(nèi)部引起的應(yīng)力，通常稱為原巖應(yīng)力。因為開采前的巖體處于靜止狀態(tài)，所以原巖體是處于應(yīng)力平衡狀態(tài)，當開掘巷道或進行回采工作時，破壞了原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布，重新分布的應(yīng)力超過煤巖的極限強度時，使巷道和回采工作面周圍的煤巖體發(fā)生破壞礦山壓力：69，這種情況將持續(xù)到煤巖內(nèi)部重新達到新的應(yīng)力平衡為止。此時，巷道和回采工作面周圍的煤巖體內(nèi)形成一個與原巖應(yīng)力場顯然不同的新的應(yīng)力場。構(gòu)造應(yīng)力：在各種地殼構(gòu)造運動作用力的影響下,地殼中所產(chǎn)生的應(yīng)力稱為構(gòu)造應(yīng)力。

，這種情況將持續(xù)到煤巖內(nèi)部重新達到新的應(yīng)力平衡為止。此時，巷70礦山壓力分析1、原巖體內(nèi)掘進巷道引起的圍巖應(yīng)力變化：巷道開掘后原巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中。如果圍巖應(yīng)力小于巖體強度，圍巖仍處于彈性狀態(tài)，圍巖應(yīng)力可用彈性力學方法按平面應(yīng)變問題計算。雙向等壓原巖應(yīng)力場內(nèi)圓形巷道圍巖應(yīng)力分布如圖所示。礦山壓力分析1、原巖體內(nèi)掘進巷道引起的圍巖應(yīng)力變化：71

圓形巷道圍巖彈性變形應(yīng)力分布圓形巷道圍巖彈性變形應(yīng)力分布72如果圍巖應(yīng)力大于巖體強度，巷道圍巖會產(chǎn)生塑性變形，從巷道周邊向圍巖深處擴展到一定范圍，出現(xiàn)塑性變形區(qū)，為彈塑性介質(zhì)，巷道圍巖應(yīng)力分布如圖所示。在塑性區(qū)內(nèi)圈（A）圍巖強度明顯削弱，低于原始應(yīng)力γH，圍巖發(fā)生破裂和位移稱為破裂區(qū)，也叫卸載和應(yīng)力降低區(qū)。塑性區(qū)外圈（B）的應(yīng)力高于原始應(yīng)力，它與彈性區(qū)內(nèi)應(yīng)力增高部分均為承載區(qū)，也稱應(yīng)力增高區(qū)。再向圍巖深部即為處于穩(wěn)定狀態(tài)的原始應(yīng)力區(qū)。如果圍巖應(yīng)力大于巖體強度，巷道圍巖會產(chǎn)生塑性變形，從巷道周邊73

圓形巷道圍巖塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布

A—破裂區(qū)；B—塑性區(qū)；C—彈性區(qū)；D—原始應(yīng)力區(qū)圓形巷道圍巖塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布742、回采工作面周圍支承壓力分布：煤層開采過程破壞原巖應(yīng)力場的平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力重新分布。對于受到采動影響的巷道，它的維護狀況除了受巷道所處位置的自然因素影響以外，主要取決于采動影響。煤層開采以后，采空區(qū)上部巖層重量將向采空區(qū)周圍新的支承點轉(zhuǎn)移，從而在采空區(qū)四周形成支承壓力帶（圖）。2、回采工作面周圍支承壓力分布：75

圖采空區(qū)應(yīng)力重新分布概貌

1—工作面前方超前支承壓力2、3—工作面傾斜、仰斜方向殘余支承壓力4—工作面后方采空區(qū)支承壓力圖采空區(qū)應(yīng)力重新分布概貌176

支承壓力的顯現(xiàn)特征通過支承壓力分布范圍、分布形式和應(yīng)力峰值表示。應(yīng)力增高系數(shù)K是支承壓力峰值與原巖應(yīng)力的比值。支承壓力分布參數(shù)有：煤體邊緣的破裂區(qū)寬度，塑性區(qū)寬度（支承壓力峰值距離）x0，支承壓力的影響距離x1。目前，上述參數(shù)主要由現(xiàn)場實測取得。

77

工作面超前支承壓力峰值位置距煤壁一般為4～8m，相當于2～3.5倍回采高度。影響范圍為40～60m，少數(shù)可達60～80m，應(yīng)力增高系數(shù)為2.5～3。工作面傾斜方向固定性支承壓力影響范圍一般為15～30m，少數(shù)可達35～40m，支承壓力峰值位置距煤壁一般為15～20m，應(yīng)力增高系數(shù)為2～3。采空區(qū)內(nèi)支承壓力應(yīng)力增高系數(shù)通常小于1，個別情況下達到1.3。

工作面超前支承壓力峰值位置距煤壁一般為4～8m，相78

相鄰的采空區(qū)所形成的支承壓力會在某些地點發(fā)生相互疊加，稱為疊合支承壓力。例如，在上下區(qū)段之間，上區(qū)段采空區(qū)形成的殘余支承壓力與下區(qū)段工作面超前支承壓力疊加，在煤層向采空區(qū)凸出的拐角，形成很高的疊合支承壓力，應(yīng)力增高系數(shù)可達5～7，有時甚至更高(圖)。舉例：8210切眼支護問題。相鄰的采空區(qū)所形成的支承壓力會在某些地點發(fā)生相互79

圖煤層凸出角處疊加支承壓力

圖煤層凸出角處疊加支承壓力80礦山壓力對掘進施工的影響813、相鄰巷道的應(yīng)力分布及巷道間距的確定（1）巷道圍巖應(yīng)力影響帶巷道開掘以后，巷道周圍巖體內(nèi)的應(yīng)力重新分布。巷道圍巖應(yīng)力受擾亂的區(qū)域稱為影響帶，一般以超過原巖應(yīng)力值的5％作為影響帶的邊界。如果相鄰巷道的應(yīng)力影響帶彼此不重疊，可以忽略巷道間的相互影響。如果相鄰巷道的應(yīng)力影響帶彼此重疊，但沒有到達相鄰巷道，可進行巷道圍巖應(yīng)力值的疊加。

3、相鄰巷道的應(yīng)力分布及巷道間距的確定82在靜水壓應(yīng)力場中，彈性變形巷道的應(yīng)力影響區(qū)域形狀為半徑等于6r的圓（r為巷道斷面半徑）。在非靜水壓應(yīng)力場中，巷道的應(yīng)力影響區(qū)域形狀不再是圓形，一般為長軸不大于12r的橢圓。因此，斷面相同兩圓形巷道的間距D為6r＜D＜12r半徑不同兩圓形巷道的間距D為6R＜D＜6（r＋R）如果巷道周邊形成塑性變形區(qū)，相鄰巷道的應(yīng)力影響帶不宜超過塑性變形區(qū)與彈性變形區(qū)的交界面。在靜水壓應(yīng)力場中，彈性變形巷道的應(yīng)力影響區(qū)域形狀為半徑等于683（2）巷間巖柱的穩(wěn)定性巖柱的穩(wěn)定性主要取決于巖柱的載荷和巖柱強度。當巖柱所承受的載荷超過巖柱的承載能力時，巖柱是不穩(wěn)定的。

巖柱的強度主要由組成巖柱的巖體強度、巖柱的寬度和高度及總的構(gòu)造特征決定。已為大量現(xiàn)場資料所驗證的經(jīng)驗公式有Obert-Dwvall/Wang(1967)和Bieniawski(1968)公式：

（2）巷間巖柱的穩(wěn)定性84式中R—巖柱強度，MPa；RC—原位臨界立方體單軸抗壓強度，MPaB—巖柱寬度，m；h—巖柱高度，m。RC1—臨界尺寸巖柱的強度，MPa。式中R—巖柱強度，MPa；85（3）相鄰巷道間合理距離我國煤礦目前采深條件下，大巷間的距離以20～40m為宜，圍巖較穩(wěn)定時取小值，不穩(wěn)定時取大值；在淺部和堅硬圍巖以及在急傾斜煤層條件下，大巷間距可減小至10m；在深部和松軟圍巖條件下，大巷間距可增大至50m。上下山及集中巷間距以15～30m為宜，圍巖較穩(wěn)定時取小值，不穩(wěn)定時取大值；在淺部和堅硬圍巖以及在急傾斜煤層條件下，上述距離可減小到10m，在深部和松軟圍巖以及厚煤層內(nèi)，間距應(yīng)擴大到40～50m。（3）相鄰巷道間合理距離864、構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響（1）構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力的基本特點是以水平應(yīng)力為主，具有明顯的方向性和區(qū)域性。(2）水平應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響水平應(yīng)力是影響巷道頂板冒落、底板臌起、兩幫內(nèi)擠的主要因素。頂板巖層在水平應(yīng)力作用下可能出現(xiàn)兩種破壞形式：一是薄層頁巖類巖層沿層面滑移。二是厚層的砂巖類巖層以小角度或沿小斷層產(chǎn)生剪切，頂板失穩(wěn)冒落。

4、構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響87水平應(yīng)力作用下頂板的破壞a-薄層頁巖頂板

b-厚層砂巖頂板水平應(yīng)力作用88水平應(yīng)力作用下巷道底鼓水平應(yīng)力作用下巷道底鼓89水平應(yīng)力作用下巷道兩幫破裂

水平應(yīng)力作用下巷道兩幫破裂90（3）合理的巷道布置方向巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向之間夾角不同，巷道圍巖水平應(yīng)力集中程度有很大差異。因此，在構(gòu)造應(yīng)力影響較強烈的區(qū)域，要重視巷道布置方向，依靠正確調(diào)整巷道方向與構(gòu)造應(yīng)力方向間的關(guān)系，削減構(gòu)造應(yīng)力對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響。（3）合理的巷道布置方向91

圖巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力成一定角度時周邊圍巖應(yīng)力計算簡圖圖巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力成一定角度時92

圖巷道軸向平行、垂直構(gòu)造應(yīng)力條件下，周邊圍巖應(yīng)力分布。a—平行構(gòu)造應(yīng)力；b—垂直構(gòu)造應(yīng)力

圖巷道軸向平行、垂直構(gòu)造應(yīng)力條件下，周邊圍巖應(yīng)93巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向平行時，構(gòu)造應(yīng)力對巷道的穩(wěn)定性影響最??；巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向垂直時，影響最大。構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定程度的影響，主要隨α角正弦的平方值變化，如果α角小于250～300時，構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響無明顯變化。

巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向平行時，構(gòu)造應(yīng)力對巷道的穩(wěn)945、受采動影響巷道的圍巖變形（1）巷道圍巖變形量的構(gòu)成巷道圍巖變形量包括巷道頂板下沉量、底板臌起量、巷幫移近量、深部圍巖移近量以及巷道剩余斷面積等。（2）巷道圍巖變形規(guī)律采準巷道從開掘到報廢，經(jīng)歷采動造成的圍巖應(yīng)力重新分布過程，圍巖變形會持續(xù)增長和變化。以受到相鄰區(qū)段回采影響的工作面回風巷為例，圍巖變形要經(jīng)歷五個階段（圖）。

5、受采動影響巷道的圍巖變形95

圖區(qū)段平巷圍巖變形圖區(qū)段平巷圍巖變形96巷道掘進影響階段煤體內(nèi)開掘巷道后，巷道圍巖出現(xiàn)應(yīng)力集中，在形成塑性區(qū)的過程中，圍巖向巷道空間顯著位移。隨著巷道掘出時間的延長，圍巖變形速度逐漸衰減，趨向緩和。巷道的圍巖變形量主要取決于巷道埋藏深度和圍巖性質(zhì)。(2)

掘進影響穩(wěn)定階段掘巷引起的圍巖應(yīng)力重新分布趨于穩(wěn)定，由于煤巖一般具有流變性，圍巖變形還會隨時間而緩慢增長，但其變形速度比掘巷初期要小得多。巷道的圍巖變形速度仍取決埋藏深度和圍巖性質(zhì)。巷道掘進影響階段97（3）采動影響階段巷道受上區(qū)段工作面（A）的回采影響后，在回采引起的超前移動支承壓力作用下，巷道圍巖應(yīng)力再次重新分布，塑性區(qū)顯著擴大，圍巖變形急劇增長。在工作面（A）后方附近，由巷道上方和采空區(qū)一側(cè)頂板彎曲下沉和顯著運動使得支承壓力和巷道圍巖變形速度都達到最大值。巷道圍巖性質(zhì)、護巷煤柱寬度或巷旁支護方式、工作面頂板巖層結(jié)構(gòu)對該時期圍巖變形量影響很大。（3）采動影響階段98（4）采動影響穩(wěn)定階段

回采引起的應(yīng)力重新分布趨向穩(wěn)定后，巷道圍巖變形速度再一次顯著降低，但仍然高于掘進影響穩(wěn)定階段時變形速度，圍巖變形量按流變規(guī)律不斷緩慢地增長。（4）采動影響穩(wěn)定階段996、受采動影響巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律（1）巷道位置類型根據(jù)巷道與回采空間相對位置及采掘時間關(guān)系的不同，巷道位置可以分為以下幾類：本煤層巷道：與回采空間在同一層面的巷道。分析本煤層巷道位置時，僅考慮回采空間周圍煤體上支承壓力的分布規(guī)律，可作為平面問題處理。6、受采動影響巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律100底板巷道：與回采空間不在同一層面，其下方的巷道。分析底板巷道位置時，應(yīng)該考慮回采空間周圍底板巖層中應(yīng)力分布規(guī)律，按空間問題處理當然。頂板巷道：位于回采空間所在層面上方的巷道稱為。厚煤層中、下分層以及相鄰煤層中的煤層巷道，有可能同時受到本分層和上分層以及相鄰煤層采面的采動影響。分析這類巷道位置時，依據(jù)巷道與回采空間位置和采掘時間關(guān)系，綜合考慮回采空間周圍煤體上支承壓力和頂、底板巖層中應(yīng)力的疊加影響。底板巷道：與回采空間不在同一層面，其下方的巷道。分析底板1017、區(qū)段巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律區(qū)段巷道的布置方式：根據(jù)區(qū)段回采的準備系統(tǒng)，區(qū)段巷道可分成三種布置方式。（1）位于未經(jīng)采動的煤體內(nèi)，巷道兩側(cè)均為煤體，稱為煤體-煤體巷道(圖7-9Ⅰ)

。

7、區(qū)段巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律102

圖7-9區(qū)段巷道布置方式示意圖a—煤柱護巷；b—無煤柱護巷

圖7-9區(qū)段巷道布置方式示意圖103

（2）巷道一側(cè)為煤體，另一側(cè)為保護煤柱，保護煤柱一側(cè)的采面采動影響已穩(wěn)定后，掘進的巷道稱為煤體-煤柱巷道（采動穩(wěn)定）(圖7-9Ⅱ1)

；（3）巷道一側(cè)為煤體，另一側(cè)為采空區(qū),采空區(qū)一側(cè)采動影響已經(jīng)穩(wěn)定后，沿采空區(qū)邊緣掘進的巷道稱為煤體-無煤柱（沿空掘進）巷道(圖7-9Ⅱ2)

；如果通過加強支護或采用其它有效方法，將相鄰區(qū)段巷道保留下來，供本區(qū)段工作面回采時使用的巷道，稱為煤體-無煤柱（沿空保留）巷道(圖7-9Ⅲ2)

。

（2）巷道一側(cè)為煤體，另一側(cè)為保護煤柱，保護煤柱一側(cè)的采面104綜上所述區(qū)段巷道的布置方式可簡述為：

綜上所述區(qū)段巷道的布置方式可簡述為：105

區(qū)段巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律：（1）煤體-煤體巷道服務(wù)期間內(nèi)，圍巖的變形將經(jīng)歷巷道掘進影響、掘進影響穩(wěn)定和采動影響三個階段。由于巷道在采面后方已經(jīng)廢棄，巷道僅經(jīng)歷采面前方采動影響，圍巖變形量比采動影響階段全過程小得多，一般僅1/3左右。（2）煤體-煤柱（采動穩(wěn)定）或沿空掘進巷道服務(wù)期間，圍巖的變形同樣經(jīng)歷巷道掘進影響、掘進影響穩(wěn)定和采動影響三個階段。但是巷道整個服務(wù)期間內(nèi)，始終受相鄰區(qū)段采空區(qū)殘余支承壓力的影響，三個影響階段的圍巖變形均大于煤體-煤體巷道。區(qū)段巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律：106（3）煤體-煤柱（正采動）或沿空保留巷道服務(wù)期間，圍巖的變形將經(jīng)歷：

巷道掘進影響階段掘進影響穩(wěn)定階段采動影響階段采動影響穩(wěn)定階段二次采動影響階段全部的五個階段。圍巖變形量遠大于無采動及一側(cè)采動穩(wěn)定后巷道。（3）煤體-煤柱（正采動）或沿空保留巷道服務(wù)期間，圍巖的107

8、底板巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律（1）底板巷道的位置

按照巷道與上部煤層回采空間的相對位置和開采時間關(guān)系，巷道的位置可歸納以下三種情況：①巷道布置在已穩(wěn)定的采空區(qū)下部。在上部煤層回采空間形成的底板應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，巷道整個服務(wù)期間內(nèi)不受采動影響。②巷道布置在保護煤柱下部。經(jīng)歷保護煤柱兩側(cè)回采工作面的超前采動。保護煤柱形成后，一直受保護煤柱支承壓力的影響。當保護煤柱足夠?qū)捇蛘呦锏琅c保護煤柱的間距足夠大時，巷道可以避開采動影響，處于原巖應(yīng)力場內(nèi)。③巷道布置在尚未開采的工作面下部。經(jīng)歷上部采面的跨采影響后，位于已穩(wěn)定的采空區(qū)下部應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)。8、底板巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律108

圖7-11底板巷道位置Ⅰ—在已穩(wěn)定的采空區(qū)下部；Ⅱ—在保護煤柱下部；Ⅲ—在尚未開采工作面下部，經(jīng)歷上部采面的跨采影響圖7-11底板巷道位109

（2）底板巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律底板巷道從開掘到報廢，由于上部煤層的采動影響，引起圍巖應(yīng)力反復(fù)重新分布，圍巖變形速度隨之變化。巷道Ⅰ在應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)巷道掘進影響階段，然后進入掘進影響穩(wěn)定階段，圍巖變形趨向穩(wěn)定，變形量不大。巷道Ⅱ圍巖變形要經(jīng)歷掘巷期間明顯變形，然后趨向穩(wěn)定，保護煤柱不足夠?qū)挄r，受上部煤層工作面A回采影響期間顯著變形，然后又趨向穩(wěn)定；受上部煤層工作面B回采影響期間強烈變形，然后再次趨向以較大的變形速度持續(xù)變形（圖7-12(a)）。巷道Ⅲ圍巖變形要經(jīng)歷掘巷期間明顯變形，然后趨向穩(wěn)定，工作面跨越開采時引起圍巖強烈變形，然后又趨向穩(wěn)定（圖7-12(b)）。（2）底板巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律110

圖7-12受上部煤層采動影響底板巷道變形a—保護煤柱不夠?qū)挆l件下b—采面跨采條件下圖7-12受上部煤層采動影響底板巷道變形111

9、上、下山巷道的位置按巷道與回采空間的相對位置和回采順序，可將上、下山的布置方式歸納為圖7-13所列舉的類型：(1)位于煤層內(nèi)用煤柱保護的上、下山。(2)位于底板巖層內(nèi)上方保留煤柱的上、下山(3)上、下山位于底板巖層內(nèi)，上部煤層工作面跨越上、下山回采?？缭椒绞饺鐖D7-13c所示，左翼工作面先回采到上、下山附近處停采，然后右翼工作面跨越上、下山回采到左翼工作面停采線附近處停采。9、上、下山巷道的位置112

(4)上、下山位于底板巖層內(nèi)，上部煤層工作面跨越上、下山回采?？缭椒绞饺鐖D7-13d所示，右翼工作面在左翼工作面還遠離上、下山時就跨越上、下山。

上、下山（圖7-13(d)）巷道的圍巖變形只經(jīng)過掘巷期間明顯變形，然后趨向穩(wěn)定，跨采引起圍巖變形急劇增加，以及跨采之后圍巖變形趨向穩(wěn)定四個時期，總變形量顯著減少（圖7-14）。(4)上、下山位于底板巖層內(nèi)，上部煤層工作面跨越上、下山113

圖7-13受采動影響的上、下山布置方式

圖7-13114

圖7-14上、下山（圖7-13(d)）巷道圍巖變形

圖7-14上、下山（圖7-13(d)）巷道圍巖變1153礦山壓力的應(yīng)對

面對礦山壓力，巷道的保護及支護措施可以歸納為以下幾點：(1)通過在巷道圍巖中鉆孔卸壓、切槽卸壓、寬面掘巷卸壓以及在巷旁留專門的卸壓空間等方法，使巷道圍巖受到某種形式的不同程度的卸載、移壓。(2)將巷道布置在低應(yīng)力區(qū)，躲開高應(yīng)力區(qū)，稱躲壓。(3)利用可縮性支護，允許巷道有一定變形，將高應(yīng)力釋放出來，緩解礦山壓力，稱讓壓。⑷采用圍巖鉆孔注漿、錨桿支護、錨索支護、巷道周邊噴漿、支架壁后充填、圍巖疏干封閉等方法，增高圍巖強度，優(yōu)化圍巖受力條件和賦存環(huán)境。⑸架設(shè)支架對圍巖施加徑向力，既支撐松動塌落巖石，又能加大巷道的圍壓，保持圍巖三向受力狀態(tài)，提高圍巖強度，限制塑性變形區(qū)和破裂區(qū)的發(fā)展。3礦山壓力的應(yīng)對116礦山壓力對掘進施工的影響117

巷道圍巖穩(wěn)定性分類及支護選擇：（1)巷道圍巖穩(wěn)定性分類巷道圍巖穩(wěn)定性的類別是一個模糊概念,選用模糊聚類分析方法。分類指標：屬于圍巖強度方面。巷道頂板巖石單向抗壓強度。煤層單向抗壓強度。巷道底板巖石單向抗壓強度。圍巖巖體完整性指數(shù)。

巷道圍巖穩(wěn)定性分類及支護選擇：118

屬于圍巖應(yīng)力方面巷道埋深，本區(qū)段采動影響指標，相鄰區(qū)段采動影響指標?；夭上锏绹鷰r穩(wěn)定性分類指標聚類中心值屬于圍巖應(yīng)力方面119