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1、矿山压力与岩层控制12022-5-26矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制之之 第七章第七章中国矿业大学中国矿业大学矿业学院采矿系矿业学院采矿系巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律2022-5-26矿山压力与岩层控制2 7.1 巷道巷道围岩应力及变形规律围岩应力及变形规律 7.2 受受采动影响巷道矿压显现采动影响巷道矿压显现规律规律 7.3 巷道巷道围岩控制原理围岩控制原理 7.4 本章小结本章小结本章内容提要第七章第七章 巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律（1 1）原岩体内掘进巷道引起的围岩）原岩体内掘进巷道引起的围岩应力应力巷道开掘以后原岩应力将重新巷道开掘以后原岩应力将重新分布
2、，巷道围岩内出现分布，巷道围岩内出现应力集中应力集中。如果如果围岩应力小于岩体强度，围岩仍处于弹性状态，围岩应力小于岩体强度，围岩仍处于弹性状态，围岩应力可用弹性力学方法按平面应变问题计算围岩应力可用弹性力学方法按平面应变问题计算。双向双向等压原岩应力场内圆形巷道围岩应力分布等压原岩应力场内圆形巷道围岩应力分布如如图图7-17-1所所示。示。 2022-5-26矿山压力与岩层控制3第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律一、受采动影响巷道的围岩应力一、受采动影响巷道的围岩应力图图7-1 7-1 圆形巷道围岩弹性变形应力分布圆形巷道围岩弹性变形应力分布 2022-5-26矿山压
3、力与岩层控制4第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律如果围岩应力大于岩体强度，巷道围岩会产生塑性变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，从巷道周边向围岩深处扩展到一定范围，出现塑性变形区，为形区，为弹塑性介质弹塑性介质，巷道围岩应力分布如图，巷道围岩应力分布如图7-2所示。所示。在塑性区内圈（在塑性区内圈（A）围岩强度明显削弱，低于原始应力）围岩强度明显削弱，低于原始应力H，围岩发生破裂和位移称为，围岩发生破裂和位移称为破裂区破裂区，也叫，也叫卸载和应力卸载和应力降低区降低区塑性区外圈（塑性区外圈（B）的应力高于
4、原始应力，它与弹性区内）的应力高于原始应力，它与弹性区内应力增高部分均为应力增高部分均为承载区承载区，也称，也称应力增高区应力增高区再向围岩深部即为处于稳定状态的再向围岩深部即为处于稳定状态的原始应力区原始应力区2022-5-26矿山压力与岩层控制5第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律图图7-2 7-2 圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布AA破裂区；破裂区；BB塑性区；塑性区； C C弹性区；弹性区；DD原始应力区原始应力区动画演示动画演示2022-5-26矿山压力与岩层控制6第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律下一页下
5、一页2022-5-26矿山压力与岩层控制7第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律巷道的稳定性和周边位移主要取决于岩层巷道的稳定性和周边位移主要取决于岩层原岩应力原岩应力P，反映反映岩石强度性质岩石强度性质的内摩擦角的内摩擦角和粘聚力和粘聚力C等。它们之间等。它们之间的关系为：的关系为： 巷道的周边位移巷道的周边位移u随巷道所在位置原岩应力的增大随巷道所在位置原岩应力的增大，呈指数函数关系迅速增长；指数的大小取决于，呈指数函数关系迅速增长；指数的大小取决于的变化的变化，值越小，指数越大，值越小，指数越大，u值增长愈迅速。值增长愈迅速。 巷道的塑性区半径巷道的塑性区半径R和周边
6、位移和周边位移u随内摩擦角随内摩擦角和粘和粘聚力聚力C的减小，即围岩强度降低，显著增大。的减小，即围岩强度降低，显著增大。2022-5-26矿山压力与岩层控制8第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律1 工作面前方超前支承压力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后方采空区支承压力采空区应力重新分布概貌采空区应力重新分布概貌动画演示动画演示2022-5-26矿山压力与岩层控制9第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律（2）回采工作面）回采工作面周围支承压力周围支承压力分布分布煤层
7、煤层开采过程破坏原岩应力场的平衡状态，引起应力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新的支承点转移，从而在采空区四周形成支承压力带带下一页下一页2022-5-26矿山压力与岩层控制10第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律 支承压力
8、的显现特征通过支承压力分布范围、分布形式支承压力的显现特征通过支承压力分布范围、分布形式和应力峰值表示。和应力峰值表示。 应力增高系数应力增高系数K是支承压力峰值与原岩铅直应力的比值是支承压力峰值与原岩铅直应力的比值 支承压力分布参数支承压力分布参数有：煤体边缘的破裂区宽度，塑性区有：煤体边缘的破裂区宽度，塑性区宽度（支承压力峰值距离）宽度（支承压力峰值距离）x0，支承压力的影响距离，支承压力的影响距离x1。 目前，上述参数主要由现场实测取得。目前，上述参数主要由现场实测取得。2022-5-26矿山压力与岩层控制11第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律 工作面超前支承压力
9、峰值位置距煤壁一般为工作面超前支承压力峰值位置距煤壁一般为48m，相，相当于当于23.5倍回采高度。影响范围为倍回采高度。影响范围为4060m，少数可达，少数可达6080m，应力增高系数为，应力增高系数为2.53。 工作面倾斜方向固定性支承压力影响范围一般为工作面倾斜方向固定性支承压力影响范围一般为1530 m，少数可达，少数可达3540 m，支承压力峰值位置距煤壁一般为，支承压力峰值位置距煤壁一般为1520m，应力增高系数为，应力增高系数为23。 采空区支承压力应力增高系数通常小于采空区支承压力应力增高系数通常小于1，个别情况下，个别情况下达到达到1.3 2022-5-26矿山压力与岩层控制
10、12第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律 相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点发生相互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，称为叠加，称为叠合支承压力叠合支承压力。2022-5-26矿山压力与岩层控制13第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律例如，在上下区段之间，例如，在上下区段之间，上区段采空区形成的残余支承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与下区段工作面超前支承压力叠加，在煤层向采空区凸压力叠加，在煤层向采空区凸出的拐角，形成很高的叠合支出的拐角，形成很高的叠合支承压力，应力增高系数可达承压力，应力增高系数
11、可达57，有时甚至更高。，有时甚至更高。煤层凸出角处叠加支承压力煤层凸出角处叠加支承压力 采场支承压力分布图采场支承压力分布图2022-5-26矿山压力与岩层控制14第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律相邻工作面回采的支承压力分布相邻工作面回采的支承压力分布2022-5-26矿山压力与岩层控制15第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律（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煤层煤层开采引起回采空间周围岩层应力重新分布，不仅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，还会向底板在回采空间周围煤体（
12、柱）上造成应力集中，还会向底板深部传递，在底板岩层一定范围内重新分布应力，成为影深部传递，在底板岩层一定范围内重新分布应力，成为影响底板巷道布置和维护的重要因素响底板巷道布置和维护的重要因素。图图a表示表示上部煤层单侧采动引起底板岩层内应力分布上部煤层单侧采动引起底板岩层内应力分布图图 b表示表示上部煤层两侧采动遗留保护煤柱引起底板岩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层内应力分布2022-5-26矿山压力与岩层控制16第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律遗留保护煤柱引起底板岩层内应力分布遗留保护煤柱引起底板岩层内应力分布a 上部煤层一侧采动上部煤层一侧采动
13、 b、c 上部煤层两侧采动采场支承压力分布图上部煤层两侧采动采场支承压力分布图两侧采动两侧采动2022-5-26矿山压力与岩层控制17第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律下一页下一页2022-5-26矿山压力与岩层控制18第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律（1）巷道围岩应力影响带）巷道围岩应力影响带巷道巷道开掘以后，巷道周围岩体内的应力重新分布。巷开掘以后，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力值的5作为影响带的边界。作为影响带的边界。如果如果相邻
14、巷道的应力影响带彼此不重叠，可以忽略巷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。道间的相互影响。如果如果相邻巷道的应力影响带彼此重叠，但没有到达相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。邻巷道，可进行巷道围岩应力值的叠加。 2022-5-26矿山压力与岩层控制19第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定静水压应力场静水压应力场中，弹性变形巷道的应力影响区域形状中，弹性变形巷道的应力影响区域形状为半径等于为半径等于6r的圆（的圆（r为巷道断面半径）。
15、为巷道断面半径）。非静水压应力场非静水压应力场中，巷道的应力影响区域形状不再是中，巷道的应力影响区域形状不再是圆形，一般为长轴不大于圆形，一般为长轴不大于12r的椭圆。的椭圆。 因此，断面相同两圆形巷道的间距因此，断面相同两圆形巷道的间距D为为 6rD12r 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为为 6RD6（rR）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2022-5-26矿山压力与岩层控制20第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规
16、律（2）巷间岩柱的稳定性）巷间岩柱的稳定性岩柱的稳定性主要取决于岩柱的稳定性主要取决于岩柱的载荷和强度岩柱的载荷和强度。当岩柱。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。所承受的载荷超过岩柱的承载能力时，岩柱是不稳定的。 岩柱的强度主要由组成岩柱的岩体强度、岩柱的宽度岩柱的强度主要由组成岩柱的岩体强度、岩柱的宽度和高度及总的构造特征决定。已为大量现场资料所验证的和高度及总的构造特征决定。已为大量现场资料所验证的经验公式有经验公式有Obert-Dwvall/Wang(1967)和和Bieniawski(1968)公式公式： 2022-5-26矿山压力与岩层控制21第一节第一节 巷道
17、围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律hBRRC222.0778.0hBRRC36.064.01式中式中 R 岩柱强度，岩柱强度，MPa； RC 原位临界立方体单轴抗压强度，原位临界立方体单轴抗压强度，MPa B 岩柱宽度，岩柱宽度，m； h 岩柱高度，岩柱高度，m； RC1临界尺寸岩柱的强度，临界尺寸岩柱的强度，MPa2022-5-26矿山压力与岩层控制22第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律hBRRC222.0778.0hBRRC36.064.01当煤岩柱的宽高比当煤岩柱的宽高比B/h大于大于5，煤岩柱强度随宽高比增，煤岩柱强度随宽高比增大显著增大，宽高比大于大显著
18、增大，宽高比大于10，一般情况不易破坏，一般情况不易破坏（3）相邻巷道间合理距离）相邻巷道间合理距离我国煤矿目前采深条件下，大巷间距离以我国煤矿目前采深条件下，大巷间距离以2040m为为宜，围岩较稳定时取小值，不稳定时取大值；在浅部和坚宜，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；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上下山及集中巷间距以1530m为宜，围岩较稳定时为宜，围岩较稳定时取小值，不稳定时取大值；在浅部和坚硬围
19、岩以及在急倾取小值，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，上述距离可减小到斜煤层条件下，上述距离可减小到10m，在深部和松软围，在深部和松软围岩以及厚煤层内，间距应扩大到岩以及厚煤层内，间距应扩大到4050m2022-5-26矿山压力与岩层控制23第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律前前苏联煤矿巷道合理布置保护和支护规程苏联煤矿巷道合理布置保护和支护规程规定：规定： D（a1a2）K1 a1a2 相互影响的巷道总宽度，相互影响的巷道总宽度，m K1 巷道相互影响系数巷道相互影响系数2022-5-26矿山压力与岩层控制24第一节第一节 巷道围岩应力及变形规
20、律巷道围岩应力及变形规律（1）构造应力）构造应力构造应力的基本特点是以构造应力的基本特点是以水平应力为主水平应力为主，具有明显的方，具有明显的方向性和区域性。向性和区域性。（2）水平应力对巷道稳定性的影响）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。主要因素。顶板岩层在水平应力作用下可能出现顶板岩层在水平应力作用下可能出现两种破坏形式两种破坏形式：一是薄层页岩类岩层沿层面一是薄层页岩类岩层沿层面滑移滑移，二是厚层的砂岩类岩层以小角度或沿小断层产生二是厚层的砂岩类岩层以小角度或沿小断层产生剪切剪切，顶板失稳冒
21、落。顶板失稳冒落。 2022-5-26矿山压力与岩层控制25第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律三、构造应力对巷道稳定性的影响三、构造应力对巷道稳定性的影响2022-5-26矿山压力与岩层控制26第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律2022-5-26矿山压力与岩层控制27第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律2022-5-26矿山压力与岩层控制28第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律（3）合理的巷道布置方向）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，巷道围岩水巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，巷
22、道围岩水平应力集中程度有很大差异。平应力集中程度有很大差异。2022-5-26矿山压力与岩层控制29第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律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 2022-5-26矿山压力与岩层控制30第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律巷道轴向平行、垂直构造应力条件下周边围岩应力分布巷道轴向平行、垂直构造应力条件下周边围岩应力分布 a 平行构造应力；平行构造应力； b 垂直构造应力垂直构造应力 2022-5-26矿山压力与岩层控制31第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律
23、巷道围岩应力及变形规律巷道轴向与构造应力方向平行时，构造应力对巷道的巷道轴向与构造应力方向平行时，构造应力对巷道的稳定性影响最小。稳定性影响最小。巷道轴向与构造应力方向垂直时，影响最大。巷道轴向与构造应力方向垂直时，影响最大。构造应力对巷道稳定程度的影响，主要随构造应力对巷道稳定程度的影响，主要随角正弦的平角正弦的平方值变化，如果方值变化，如果角小于角小于250300时，构造应力对巷道稳时，构造应力对巷道稳定性的影响无明显变化。定性的影响无明显变化。 2022-5-26矿山压力与岩层控制32第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律（1）巷道围岩变形量的构成）巷道围岩变形量的构
24、成巷道围岩变形量包括巷道顶板下沉量、底板臌起量、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。巷帮移近量、深部围岩移近量以及巷道剩余断面积等。（2）巷道围岩变形规律）巷道围岩变形规律采准巷道从开掘到报废，经历采动造成的围岩应力重采准巷道从开掘到报废，经历采动造成的围岩应力重新分布过程，围岩变形会持续增长和变化。以受到相邻区新分布过程，围岩变形会持续增长和变化。以受到相邻区段回采影响的工作面回风巷为例，围岩变形要经历五个阶段回采影响的工作面回风巷为例，围岩变形要经历五个阶段。段。 2022-5-26矿山压力与岩层控制33第一节第一节 巷道围岩应力及
25、变形规律巷道围岩应力及变形规律四、受采动影响巷道的围岩变形四、受采动影响巷道的围岩变形区段平巷围岩变形区段平巷围岩变形2022-5-26矿山压力与岩层控制34第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律2022-5-26矿山压力与岩层控制35第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律（1）巷道掘进影响阶段）巷道掘进影响阶段煤体内开掘巷道后，巷道围岩出现应力集中，在形成煤体内开掘巷道后，巷道围岩出现应力集中，在形成塑性区的过程中，围岩向巷道空间显著位移。随着巷道掘塑性区的过程中，围岩向巷道空间显著位移。随着巷道掘出时间的延长，围岩变形速度逐渐衰减，趋向缓和。巷道出时
26、间的延长，围岩变形速度逐渐衰减，趋向缓和。巷道的围岩变形量主要取决于巷道埋藏深度和围岩性质。的围岩变形量主要取决于巷道埋藏深度和围岩性质。2022-5-26矿山压力与岩层控制36第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律（2）掘进影响稳定阶段）掘进影响稳定阶段掘巷引起的围岩应力重新分布趋于稳定，由于煤岩一掘巷引起的围岩应力重新分布趋于稳定，由于煤岩一般具有流变性，围岩变形还会随时间而缓慢增长，但其变般具有流变性，围岩变形还会随时间而缓慢增长，但其变形速度比掘巷初期要小得多。巷道的围岩变形速度仍取决形速度比掘巷初期要小得多。巷道的围岩变形速度仍取决埋藏深度和围岩性质。埋藏深度和围
27、岩性质。2022-5-26矿山压力与岩层控制37第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律(3） 采动影响阶段采动影响阶段受上区段工作面（受上区段工作面（A）的回采影响后，在超前移动支承）的回采影响后，在超前移动支承压力作用下，巷道围岩应力再次重新分布，塑性区显著扩压力作用下，巷道围岩应力再次重新分布，塑性区显著扩大，围岩变形急剧增长。大，围岩变形急剧增长。2022-5-26矿山压力与岩层控制38第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律（4） 采动影响稳定阶段采动影响稳定阶段回采回采引起的应力重新分布趋向稳定后，巷道围岩变形引起的应力重新分布趋向稳定后，巷道围
28、岩变形速度再一次显著降低，但仍然高于掘进影响稳定阶段速度再一次显著降低，但仍然高于掘进影响稳定阶段时时2022-5-26矿山压力与岩层控制39第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律变形速度，围岩变形量按流变形速度，围岩变形量按流变规律不断缓慢地增长。变规律不断缓慢地增长。（5） 二次采动影响阶段二次采动影响阶段 巷道受本区段回采工作面（巷道受本区段回采工作面（B）的回采影响时，由于上）的回采影响时，由于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，引起围岩应力又一次重新分布，巷道围岩应力急剧增高
29、，引起围岩应力又一次重新分布，塑性区进一步扩大，应力的反复扰动使围岩变形比仅受，塑性区进一步扩大，应力的反复扰动使围岩变形比仅受一次采动影响时更加强烈。一次采动影响时更加强烈。表表7-1 采区平巷不同矿压显现带内顶底板移近规律采区平巷不同矿压显现带内顶底板移近规律2022-5-26矿山压力与岩层控制40第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律根据巷道与回采空间相对位置及采掘时间关系的不同根据巷道与回采空间相对位置及采掘时间关系的不同，巷道位置可以分为以下几类：，巷道位置可以分为以下几类：（1）与回采空间在同一层面的巷道称为）与回采空间在同一层面的巷道称为本煤层巷道本煤层巷道，
30、分析本煤层巷道位置时，仅考虑回采空间周围煤体上支承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的分布规律，可作为平面问题处理。压力的分布规律，可作为平面问题处理。2022-5-26矿山压力与岩层控制41第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律一、巷道位置类型一、巷道位置类型（2）顶、底板巷道：位于回采空间所在层面上方的巷）顶、底板巷道：位于回采空间所在层面上方的巷道称为道称为顶板巷道顶板巷道；位于回采空间所在层面下方的巷道称为；位于回采空间所在层面下方的巷道称为底板巷道底板巷道。考虑回采空间周围底板岩层中应力分布规律，。考虑回采空间周围底板岩层中应力分布规律
31、，按空间问题处理。按空间问题处理。（3）厚煤层中、下分层以及相邻煤层中的煤层巷道，）厚煤层中、下分层以及相邻煤层中的煤层巷道，有可能同时受到本分层和上分层以及相邻煤层采面的采动有可能同时受到本分层和上分层以及相邻煤层采面的采动影响。应力叠加影响。影响。应力叠加影响。2022-5-26矿山压力与岩层控制42第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律1） 区段巷道的布置方式区段巷道的布置方式根据根据区段回采的准备系统，区段区段回采的准备系统，区段巷道分三巷道分三种布置种布置方式方式（1）位于）位于未经采动的煤体内，巷道两侧均为煤体，称未经采动的煤体内，巷道两侧均为煤体，称为
32、为煤体煤体-煤体煤体巷道巷道(图图7-9) ；2022-5-26矿山压力与岩层控制43第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律二、区段巷道的位置和矿压显现规律二、区段巷道的位置和矿压显现规律（2）巷道一侧为煤体，另一）巷道一侧为煤体，另一侧为保护煤柱，保护煤柱一侧采侧为保护煤柱，保护煤柱一侧采面采动影响已稳定，掘进的巷道面采动影响已稳定，掘进的巷道称为称为煤体煤体-煤柱巷道煤柱巷道（采动稳定）（采动稳定）(图图7-91) ；2022-5-26矿山压力与岩层控制44第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律与保护煤柱一侧的采面与保护煤柱一侧的采面
33、区段巷道同时掘出，保护煤区段巷道同时掘出，保护煤柱一侧的采面回采过程中，柱一侧的采面回采过程中，掘进的巷道称为掘进的巷道称为煤体煤体-煤柱煤柱巷道（正采动）巷道（正采动）(图图7-91)（2）巷道一侧为煤体，另一侧为保护煤柱，保护煤柱）巷道一侧为煤体，另一侧为保护煤柱，保护煤柱一侧采面采动影响已稳定，掘进的巷道称为一侧采面采动影响已稳定，掘进的巷道称为煤体煤体-煤柱巷煤柱巷道道（采动稳定）（采动稳定）(图图7-91) ；2022-5-26矿山压力与岩层控制45第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律（3） 巷道一侧为煤体另一侧为采空区巷道一侧为煤体另一侧为采空区,采空
34、区一侧采采空区一侧采动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为煤体煤体-无煤柱（沿空掘进）巷道无煤柱（沿空掘进）巷道(图图7-92) ；如果通过加强支护或采如果通过加强支护或采用其它有效方法，将相邻区用其它有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段段巷道保留下来，供本区段工作面回采时使用的巷道，工作面回采时使用的巷道，称为称为煤体煤体-无煤柱（沿空留无煤柱（沿空留巷）巷道巷）巷道(图图7-92) 综上所述区段巷道的布置方式可简述为：综上所述区段巷道的布置方式可简述为：2022-5-26矿山压力与岩层控制46第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受
35、采动影响巷道矿压显现规律2） 区段区段巷道矿压显现巷道矿压显现规律规律（1）煤）煤体体-煤体巷道服务期间内，围岩的变形将煤体巷道服务期间内，围岩的变形将经历经历巷道巷道掘进影响掘进影响、掘进影响稳定掘进影响稳定和和采动影响采动影响三个阶段三个阶段。由于由于巷道在采面后方已经废弃，巷道仅经历采面前方巷道在采面后方已经废弃，巷道仅经历采面前方采动影响，围岩变形量比采动影响阶段全过程小得多，一采动影响，围岩变形量比采动影响阶段全过程小得多，一般仅般仅1/3左右左右。2022-5-26矿山压力与岩层控制47第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律2022-5-26矿山压力与岩
36、层控制48第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律（2） 煤体煤体-煤柱（采动稳定）或沿空掘进巷道服务期煤柱（采动稳定）或沿空掘进巷道服务期间，围岩的变形同样经历间，围岩的变形同样经历巷道掘进影响巷道掘进影响、掘进影响稳定掘进影响稳定和和采动影响采动影响三个阶段。三个阶段。但是巷道整个服务期间内，始终受相邻区段采空区残但是巷道整个服务期间内，始终受相邻区段采空区残余支承压力的影响，三个影响阶段的围岩变形均大于煤体余支承压力的影响，三个影响阶段的围岩变形均大于煤体-煤体巷道。煤体巷道。 (3) 煤体煤体-煤柱（正采动）或沿空保留巷道服务期间，煤柱（正采动）或沿空保留巷道
37、服务期间，围岩的变形将经历五个阶段：围岩的变形将经历五个阶段：巷道掘进影响阶段、巷道掘进影响阶段、 掘进掘进影响稳定阶段、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、 二二次采动影响阶段次采动影响阶段，围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳，围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳定后巷道定后巷道2022-5-26矿山压力与岩层控制49第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律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厚煤层中、下分层区段巷道相对本层工作面仍然是中、下分层区段巷道相对本层工作面
38、仍然是煤煤体体-煤体煤体、煤体煤体-煤柱（采动稳定、正采动）煤柱（采动稳定、正采动）、煤体煤体-无煤柱无煤柱（采动稳定、正采动）（采动稳定、正采动）三种布置方式三种布置方式。与与上部分层主要有以下三种位置关系：上部分层主要有以下三种位置关系： 布置布置在已稳定的采空区下方，在已稳定的采空区下方，附近无上分层遗留煤柱附近无上分层遗留煤柱，（图，（图7-12 a）；）；布置布置在已稳定的采空区下方在已稳定的采空区下方，在在上分层护巷煤柱附近上分层护巷煤柱附近，（图，（图7-12 b）；）；巷道巷道布置在上分层护巷煤柱下部布置在上分层护巷煤柱下部（图（图7-12 c）2022-5-26矿山压力与岩层
39、控制50第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律a在已稳定的采在已稳定的采空区下方空区下方 b在已稳定的采在已稳定的采空区下方靠近上空区下方靠近上分分 层护巷煤柱层护巷煤柱c在护巷煤柱下在护巷煤柱下部部(图中巷道图中巷道2) 图图7-12 厚煤层中下分层区段巷厚煤层中下分层区段巷 道布置方式道布置方式 2022-5-26矿山压力与岩层控制51第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律2022-5-26矿山压力与岩层控制52第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律中、下分层巷道如果中、下分层巷道如果位于上分层一侧已采的位
40、于上分层一侧已采的煤体附近煤体附近(图图(a) ，上分，上分层煤体的支承压力，对层煤体的支承压力，对下部分层巷道会产生一下部分层巷道会产生一定影响。其影响程度与定影响。其影响程度与巷道和上分层煤体边缘巷道和上分层煤体边缘之间的水平距离有关。之间的水平距离有关。通常，水平距离超过通常，水平距离超过20m影响已不明显影响已不明显2022-5-26矿山压力与岩层控制53第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律中、下分层巷道如果中、下分层巷道如果位于上分层两侧均已采位于上分层两侧均已采空的煤柱附近空的煤柱附近(图图 (b) ，由于受到上分层煤柱支由于受到上分层煤柱支承压力叠加
41、的强烈影响承压力叠加的强烈影响，围岩变形显著，围岩变形显著。为了为了改善这种巷道的改善这种巷道的维护，要求巷道与上分维护，要求巷道与上分层煤柱边缘保持层煤柱边缘保持510m的水平距离。的水平距离。 按照巷道与上部煤层回采空间的相对位置和开采时间按照巷道与上部煤层回采空间的相对位置和开采时间关系，巷道的位置可归纳以下三种情况：关系，巷道的位置可归纳以下三种情况： 巷道布置在已稳定的采空区下部。在上部煤层回巷道布置在已稳定的采空区下部。在上部煤层回采空间形成的底板应力降低区内，巷道整个服务期间内不采空间形成的底板应力降低区内，巷道整个服务期间内不受采动影响。受采动影响。（1） 底板巷道的位置底板巷
42、道的位置2022-5-26矿山压力与岩层控制54第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律三、底板巷道的位置和矿压显现规律三、底板巷道的位置和矿压显现规律2022-5-26矿山压力与岩层控制55第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律 保护煤柱下部。经历保护煤柱两侧回采工作面的超保护煤柱下部。经历保护煤柱两侧回采工作面的超前采动。保护煤柱形成后，一直受保护煤柱支承压力的影前采动。保护煤柱形成后，一直受保护煤柱支承压力的影响。当保护煤柱足够宽或者巷道与保护煤柱的间距足够大响。当保护煤柱足够宽或者巷道与保护煤柱的间距足够大时，巷道可以避开采动影响，
43、处于原岩应力场内。时，巷道可以避开采动影响，处于原岩应力场内。 巷道布置在尚未开采的工作面下部。经历上部采面巷道布置在尚未开采的工作面下部。经历上部采面的跨采影响后，位于已稳定的采空区下部应力降低区内。的跨采影响后，位于已稳定的采空区下部应力降低区内。图图7-13 底板底板巷道位置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，经历上部采面的跨采影响在尚未开采工作面下部，经历上部采面的跨采影响2022-5-26矿山压力与岩层控制56第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律（2） 底板巷道的矿压显现规律底板巷道
44、的矿压显现规律底板底板巷道从开掘到报废，由于上部煤层的采动影响，巷道从开掘到报废，由于上部煤层的采动影响，引起围岩应力反复重新分布，围岩变形速度随之变化。引起围岩应力反复重新分布，围岩变形速度随之变化。巷道巷道在应力降低区内巷道掘进影响阶段，然后进入在应力降低区内巷道掘进影响阶段，然后进入掘进影响稳定阶段，围岩变形趋向稳定，变形量掘进影响稳定阶段，围岩变形趋向稳定，变形量不大。不大。2022-5-26矿山压力与岩层控制57第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律巷道巷道围岩变形要经历掘巷期间明显变形，然后趋向围岩变形要经历掘巷期间明显变形，然后趋向稳定，保护煤柱不足够
45、宽时，受上部煤层工作面稳定，保护煤柱不足够宽时，受上部煤层工作面A回采影回采影响期间显著变形，然后又趋向稳定；受上部煤层工作面响期间显著变形，然后又趋向稳定；受上部煤层工作面B回采影响期间强烈变形，然后再次趋向以较大的变形速度回采影响期间强烈变形，然后再次趋向以较大的变形速度持续持续变形。变形。2022-5-26矿山压力与岩层控制58第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律巷道巷道围岩变形要经历围岩变形要经历掘巷期间明显变形，然后掘巷期间明显变形，然后趋向稳定，工作面跨越开趋向稳定，工作面跨越开采时引起围岩强烈变形，采时引起围岩强烈变形，然后又趋向稳定。然后又趋向稳定
46、。2022-5-26矿山压力与岩层控制59第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律2022-5-26矿山压力与岩层控制60第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律（3） 厚煤层主要巷道的布置厚煤层主要巷道的布置方式方式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集年代初期，在厚煤层内布置区段集中巷，上、下山甚至大巷，一般沿底板掘进，两侧留保护中巷，上、下山甚至大巷，一般沿底板掘进，两侧留保护煤柱煤柱。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。目前目前，随着开采技术和巷道维护技术的进步，我国一，
47、随着开采技术和巷道维护技术的进步，我国一些开采厚煤层的矿井重新开始在些开采厚煤层的矿井重新开始在厚煤层内布置上、下山甚厚煤层内布置上、下山甚至大巷至大巷，这标志厚煤层巷道部署的重要改革，对矿井生产，这标志厚煤层巷道部署的重要改革，对矿井生产建设将会产生重大影响建设将会产生重大影响。2022-5-26矿山压力与岩层控制61第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律按按巷道与回采空间的相对位置和回采顺序，可将上、巷道与回采空间的相对位置和回采顺序，可将上、下山的布置方式归纳下山的布置方式归纳为以下类型为以下类型 ：2022-5-26矿山压力与岩层控制62第二节第二节 受采动
48、影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律四、上、下山巷道的位置四、上、下山巷道的位置(1) 位于煤层内用煤柱保护的位于煤层内用煤柱保护的上、下山上、下山 (2) 位于底板岩层内上方保留位于底板岩层内上方保留煤柱的上、下山煤柱的上、下山 (3) 上、下山位于底板岩层内上、下山位于底板岩层内，上部煤层工作面跨越上、下，上部煤层工作面跨越上、下山回采山回采(4) 上、下山位于底板岩层内，上部煤层工作面跨越上上、下山位于底板岩层内，上部煤层工作面跨越上、下山回采。跨越方式如、下山回采。跨越方式如图所图所示，右翼工作面在左翼工作示，右翼工作面在左翼工作面还远离上、下山时就跨越上、下山。面还远离上、
49、下山时就跨越上、下山。上上、下山（、下山（图图 d）巷道的围岩变形只经过掘巷期间明巷道的围岩变形只经过掘巷期间明显变形，然后趋向稳定，跨采引起围岩变形急剧增加，以显变形，然后趋向稳定，跨采引起围岩变形急剧增加，以及跨采之后围岩变形趋向稳定四个时期，总变形量显著及跨采之后围岩变形趋向稳定四个时期，总变形量显著减减少少2022-5-26矿山压力与岩层控制63第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律图图7-16 上、下山（图上、下山（图7-14(d)）巷道围岩变形）巷道围岩变形 2022-5-26矿山压力与岩层控制64第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿
50、压显现规律 巷道位置参数既明确了巷道所在的层位及其巷道位置参数既明确了巷道所在的层位及其围岩性质围岩性质，也决定了巷道受到采动影响的程度。围岩，也决定了巷道受到采动影响的程度。围岩性质性质是影响巷是影响巷道维护诸因素中最为重要的因素道维护诸因素中最为重要的因素 。2022-5-26矿山压力与岩层控制65第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律五、巷道位置参数的选择五、巷道位置参数的选择1)巷道位置参数巷道位置参数本煤层巷道：巷道与采空区边缘的距离，即本煤层巷道：巷道与采空区边缘的距离，即保护煤柱保护煤柱宽度宽度底板巷道：巷道与上部煤层之间的底板巷道：巷道与上部煤层之间
51、的垂直距离垂直距离Z，巷道与，巷道与上部煤柱（体）边缘之间的上部煤柱（体）边缘之间的水平距离水平距离X，煤柱合理宽度煤柱合理宽度B图图 7-17 巷道布置类巷道布置类型及布置参数示意图型及布置参数示意图 2022-5-26矿山压力与岩层控制66第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律2） 巷道围岩变形与巷道围岩变形与Z、X值的关系值的关系2022-5-26矿山压力与岩层控制67第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律bazu现场实测表明：在巷道围现场实测表明：在巷道围岩性质、开采深度和上部煤层岩性质、开采深度和上部煤层采动状况等相同条件下，巷
52、道采动状况等相同条件下，巷道围岩变形量围岩变形量u (mm)与巷道至上与巷道至上部煤层的垂距部煤层的垂距Z(m)之间呈幂函之间呈幂函数关系。数关系。巷道围岩变形与巷道围岩变形与Z值的关系曲线值的关系曲线 1区段集中巷区段集中巷 ；2盘区上山盘区上山 2022-5-26矿山压力与岩层控制68第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律巷道与上部煤柱（体）巷道与上部煤柱（体）边缘之间的水平距离边缘之间的水平距离X决定决定着上部煤层跨采后，巷道是着上部煤层跨采后，巷道是位于采空区下方的应力降低位于采空区下方的应力降低区内，还是处于上部煤柱引区内，还是处于上部煤柱引起的应力增高区
53、内起的应力增高区内巷道围岩变形速度与上部煤柱边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缘之间的水平距离关系曲线1两帮移近速度两帮移近速度 2顶底移近速度顶底移近速度 2022-5-26矿山压力与岩层控制69第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律巷道围岩变形速度与上部煤体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体边缘之间的水平距离关系曲线 1两帮移近速度两帮移近速度 2顶底移近速度顶底移近速度 3） 巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择(1) 底板岩层中应力分布区域底板岩层中应力分布区域底板巷道矿压显现表明，底板中除垂直应力外，剪应底板巷道矿压显
54、现表明，底板中除垂直应力外，剪应力、水平应力也是影响巷道矿压显现的重要因素。力、水平应力也是影响巷道矿压显现的重要因素。 2022-5-26矿山压力与岩层控制70第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律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拉伸破裂区拉伸破裂区；B、C剪切滑移剪切滑移区区底板岩层应力分布区域底板岩层应力分布区域 (2) 计算底板巷道位置参数计算底板巷道位置参数 依据巷道需求的稳定程度和巷道实际围岩强度，计算依据巷道需求的稳定程度和巷道实际围岩强度，计算在不同开采深度条件下，巷道的位置参数。在不同开采深度条
55、件下，巷道的位置参数。2022-5-26矿山压力与岩层控制71第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律为了确保巷道获得为了确保巷道获得卸压效果卸压效果，需要综合考虑巷道与上部，需要综合考虑巷道与上部煤层之间的垂直距离煤层之间的垂直距离Z，以，以及巷道与上部煤体边缘之间及巷道与上部煤体边缘之间的水平距离的水平距离X（如图所示）（如图所示）上部煤层跨越底板巷道回采时，一般情况下巷道应采上部煤层跨越底板巷道回采时，一般情况下巷道应采取取临时加强支护措施临时加强支护措施。上部煤层跨采过后，。上部煤层跨采过后，2022-5-26矿山压力与岩层控制72第二节第二节 受采动影响巷道
56、矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律 巷道与上部煤层之间的垂直距离，应尽可能选择在距巷道与上部煤层之间的垂直距离，应尽可能选择在距煤层不小于表煤层不小于表7-3所规定距离的较坚硬的岩层内，但通常所规定距离的较坚硬的岩层内，但通常不超过不超过50m。2022-5-26矿山压力与岩层控制73第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律已知巷道与上部煤层之间垂直距离情况下，已知巷道与上部煤层之间垂直距离情况下，巷道与上巷道与上部煤体边缘之间合理的水平距离部煤体边缘之间合理的水平距离见下表所列。见下表所列。 巷道与上部煤层之间的垂直距离/m 巷道埋深 /m 围 岩 强 度/Mp
57、a 10 15 20 30 40 50 30 25 30 35 40 3060 15 15 20 25 30 35 300 60 10 10 12 15 17 20 3060 25 30 35 40 600 60 17 20 25 30 35 900 60 25 30 35 40 1000 60 25 30 35 45 2022-5-26矿山压力与岩层控制74第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律应力降低区内底板巷道位置参数应力降低区内底板巷道位置参数 我国煤层赋存条件复杂，在某些情况下，例如靠近煤层我国煤层赋存条件复杂，在某些情况下，例如靠近煤层的底板岩层为强含水
58、的奥灰岩或者软弱岩层；以及为了减的底板岩层为强含水的奥灰岩或者软弱岩层；以及为了减轻或消除上部煤层的煤与瓦斯突出或冲击地压的危险，先轻或消除上部煤层的煤与瓦斯突出或冲击地压的危险，先开采下部作为保护层的煤层时，布置顶板巷道更有利。目开采下部作为保护层的煤层时，布置顶板巷道更有利。目前，我国主要用保护煤柱保护顶板巷道前，我国主要用保护煤柱保护顶板巷道 。2022-5-26矿山压力与岩层控制75第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律(3) 顶板巷道位置参数顶板巷道位置参数2022-5-26矿山压力与岩层控制76第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显
59、现规律我国主要用保护煤柱保护顶板巷道，图中：我国主要用保护煤柱保护顶板巷道，图中：、为为岩层移动角，岩层移动角，x0为巷道一侧保护带宽度，一般不小于为巷道一侧保护带宽度，一般不小于20m保护煤柱维护顶板巷道示意图保护煤柱维护顶板巷道示意图 a煤层走向方向；煤层走向方向；b煤层倾向方向煤层倾向方向2022-5-26矿山压力与岩层控制77第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律前苏联煤矿巷道布置规程中规定：布置在尚未开采的前苏联煤矿巷道布置规程中规定：布置在尚未开采的煤层顶部，要经历下部煤层开采影响的顶板巷道，煤层顶部，要经历下部煤层开采影响的顶板巷道，Z值不值不小于回采
60、工作面顶板裂隙带的高度，用全部跨落法时，小于回采工作面顶板裂隙带的高度，用全部跨落法时，Z值不小于值不小于12倍采高倍采高。巷道与下部煤体边缘之水平距离。巷道与下部煤体边缘之水平距离XZ2L，且，且X大于大于50m，L为下部煤层工作面周期来压步距为下部煤层工作面周期来压步距下部煤层（跨采）顶板下部煤层（跨采）顶板巷道示意图巷道示意图 1) 实体煤巷道实体煤巷道与与综采分层工作面相比，综放整层工作面超前支承压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，应力高峰位置前移；一般情况下综放巷力分布范围扩大，应力高峰位置前移；一般情况下综放巷道各项矿压显现指标参数均高于综采分层巷道。道各
61、项矿压显现指标参数均高于综采分层巷道。2) 沿空掘进沿空掘进巷道巷道以兖州兴隆庄煤矿为例，综放与综采一分层沿空巷道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围扩大相比较超前支承压力明显影响区范围扩大20m左右；顶底左右；顶底板平均移近量增加板平均移近量增加400100mm，顶底板平均移近速度增，顶底板平均移近速度增加加12mm/d2022-5-26矿山压力与岩层控制78第二节第二节 受采动影响巷道矿压显现规律受采动影响巷道矿压显现规律六、综放面回采巷道矿压显现特点六、综放面回采巷道矿压显现特点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围岩变形受
62、阻而作用在支护结构物上的挤压挤压 或塌落岩石或塌落岩石的重力，统称为的重力，统称为围岩压力围岩压力。 根据围岩压力的根据围岩压力的成因成因，可分为以下四种类型：，可分为以下四种类型： 松动围岩压力松动围岩压力 变形围岩压力变形围岩压力 膨胀膨胀围岩压力围岩压力 冲击冲击和撞击和撞击围岩压力围岩压力2022-5-26矿山压力与岩层控制79第三节第三节 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理一、巷道围岩压力及影响因素一、巷道围岩压力及影响因素(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，以重力的形式直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，表现为松动围
63、岩压力载荷接作用于支架结构物上的压力，表现为松动围岩压力载荷形式形式。如如支护不能有效地控制围岩变形的发展，围岩形成松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，将导致松动围岩压力出现，通常顶压显现严动垮塌圈时，将导致松动围岩压力出现，通常顶压显现严重重。2022-5-26矿山压力与岩层控制80第三节第三节 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理2022-5-26矿山压力与岩层控制81第三节第三节 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理（2） 变形围岩压力变形围岩压力支护支护能控制围岩变形的发展时，围岩位移挤压支架而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，称为产生的压力，称为变形
64、围岩压力变形围岩压力，简称，简称变形压力变形压力弹性弹性变形压力是围岩弹性变形时作用于支架上的压力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，变形量很小，实际意义不大。，弹性变形产生速度极快，变形量很小，实际意义不大。塑性变形塑性变形压力是由于围岩的塑性变形和破裂，围岩向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，是变形围岩压力巷道空间位移，使支护结构受到的压力，是变形围岩压力的主要形式。的主要形式。（3） 膨胀围岩压力膨胀围岩压力围岩围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为为膨胀压力膨胀压力
65、。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由。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。前者是指吸水膨胀而引起的。两者的变形机制截然不同。前者是指与水发生物理化学反应；后者主要是围岩应力与结构与水发生物理化学反应；后者主要是围岩应力与结构效应效应（4） 冲击和撞击围岩压力冲击和撞击围岩压力冲击冲击围岩压力围岩压力指围岩积累了大量弹性变形能之后，突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；然释放出来所产生的压力；撞击围岩压力撞击围岩压力是回采工作面上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。覆岩层剧烈运动时对巷道支护体所产生的压力。
66、 2022-5-26矿山压力与岩层控制82第三节第三节 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理 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影响围岩压力的因素基本上可围岩压力的因素基本上可分为：分为：开采开采技术因素技术因素和和地质因素地质因素两大类。两大类。开采开采技术因素中，技术因素中，影响最大影响最大的是回采工作状况，即巷的是回采工作状况，即巷道与回采工作面相对空间、时间关系道与回采工作面相对空间、时间关系。例如例如，巷道是处于一侧、两侧或邻近煤层采动影响条，巷道是处于一侧、两侧或邻近煤层采动影响条件下，是受一次还是受多次采动影响，采动影响已经稳定件下，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程中还是正在采动过程中。2022-5-26矿山压力与岩层控制83第三节第三节 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理其次其次是巷道保护方法，例如，巷旁支护方式、巷道断是巷道保护方法，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参数面形状和大小、巷道掘进方法、巷道基本支护类型和参数等。等。地质地质因素因素主要有主要有：原岩应力原岩应力状态、围岩力学性
