2.1 巷道围岩控制理论
1907年俄国学者普罗托吉雅可诺夫提出普氏冒落拱理论[1-2]，该理论认为：巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步垮落，其上方会形成一个抛物线形的自然平衡拱，下方冒落拱的高度与岩层强度和巷道宽度有关。该理论适用于确定巷道围岩强度不高、开采深度不是很大的巷道支护反力。20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner [3]公式和Kastner 公式[4]。
Fenner 公式为：
()[]10cot sin 1cot -??? ??+-+-=???σ?N i R r C C P （1）
式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；?—内摩擦角；0σ—原岩应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径；?N —塑性系数，κ??sin 1sin 1-+=
N 。 Kastner 公式为：
()()?????sin 1sin 20sin 1cot cot -??? ??-?++-=R r C P C P i （2）
式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；?—内摩擦角；0P —初始应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径。
国内外巷道顶板控制理论发展很快[3-4]，我国在1956年开始使用锚杆支护，迄今为止，已有50多年的历史。锚杆支护机理研究随着锚杆支护实践的不断发展，国内外已经取得大量研究成果[5-10]。
（1）悬吊理论
1952年路易斯阿帕内科L(ouis.Apnake)等提出了悬吊理论，悬吊理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上，在预加张紧力的作用下，每根锚杆承担其周围一定范围内岩体的重量，锚杆的锚固力应大于其所悬吊的岩体的重力。
（2）组合梁理论
组合梁理论认为，端部锚固锚杆提供的轴向力将对岩层离层产生约束，并且增大了各岩层间摩擦力，与锚杆杆体提供的抗剪力一同阻止岩层间产生相对滑动。
（3）减跨理论
在悬吊作用理论及组合梁作用理论的基础上，提出了减跨理论，该理论认为:锚杆末端固定在稳定岩层内，穿过薄层状顶板，每根锚杆相当于一个铰支点，将巷道顶板划分成小跨，从而使顶板挠度降低。
（4）组合拱理论
组合拱理论认为：在沿拱形巷道周边布置锚杆后，在预紧锚固力的作用下，每根锚杆都有一定的应力作用范围，只要取合理的锚杆间距，其应力作用范围会相互重迭，从而形成一连续的挤压加固带—即厚度较大的组合拱，该加固带的厚度是普通砌暄支护厚度的数倍。故能更为有效地抵抗围岩应力，减少围岩变形。
20世纪60年代，奥地利工程师缪勒等在总结前人经验的基础上，提出了一种新的隧道设计施工方法，称为新奥法(NATM)[11]。它的核心思想是调动围岩的承载能力，促使围岩本身成为支护结构的重要组成部分，摒弃了过去将岩体作为对支护结构作用的荷载和采用后衬砌的传统做法。
20世纪70年代，M.D.Salamon等人提出了能量支护理论[12-13]。该理论认为，支护结构与围岩相互作用、共同变形，在变形过程中，围岩释放一部分能量，支护结构吸收一部分能量，但总的能量没有变化。因而，主张利用支护结构的特点，使支架自动调整围岩释放的能量和支护体吸收的能量，支护结构具有自动释放多余能量的功能。该理论主要是把岩体视为均质线弹性体进行分析，具有一定的局限性。
孙均院士、朱效嘉教授、郑雨天教授等提出的锚喷-大弧板支护理论[14]，通过壁后软性固化充填及接头处可压缩垫板而使支架具有一定的可缩让压特性，让压到一定程度，要坚决顶住，以满足软岩支护“边支边让，先柔后刚，柔让适度，刚强足够”的特点。
董方庭教授提出的围岩松动圈支护理论[15]，认为巷道在开挖前后，岩体由三向应力状态转变为二向应力状态，岩体强度急剧下降，由于应力的转移，巷道周边出现应力集中，使周边岩体受力增加，如应力超过岩体强度，岩体发生破坏，使其承载能力变低，应力向深部转移，直到应力低于岩体的塑性屈服应力为止。
在巷道周边依次形成破裂区、塑性区和弹性区。通过现场实测围岩松动圈的大小来选择合理的支护参数。
方祖烈教授提出了主次承载区支护理论[16-17]，该理论认为：巷道开挖后，在围岩中形成拉压域，压缩域在围岩深部，处于三向应力状态，围岩强度高，是维护巷道稳定的主承载区。张拉域在巷道周围，围岩强度相对较低，通过支护加固，也有一定的承载力，称为次承载区。主、次承载区的协调作用决定巷道的最终稳定。
侯朝炯等通过深入研究得到了煤巷锚杆支护的关键理论和技术，特别是提出了围岩强度强化理论[18-27]，主要内容：①锚杆支护实质是锚杆与锚固区域的岩体相互作用组成锚固体，形成统一的承载结构；②锚杆支护可提高锚固体的力学参数，包括锚固体破坏前与破坏后的力学参数，改善被锚岩体力学性能；③巷道围岩存在破碎区、塑性区、弹性区，锚杆锚固区域岩体的峰值强度、峰后强度及残余强度均能得到强化；④锚杆支护可改变围岩的应力状态，增加围压，提高围岩的承载能力，改善巷道支护状况；⑤围岩锚固体强度提高后，可减小巷道周围的破碎区、塑性区范围和巷道表面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于巷道围岩的稳定。
最大水平应力理论认为，当垂直应力增大后，岩层由于泊松效应产生侧向变形，造成岩层之间沿摩擦力很低层面出现相对滑动形成附加水平应力作用于顶板岩层[28-30]。澳大利亚学者W.J.Gale通过现场观测与数值模拟分析，得出水平应力对巷道围岩变形与稳定性的作用，认为巷道顶底板变形与稳定主要受水平应力的影响，如图2.1所示。
应力集中
应力集中
平面
最佳方向
最劣方向
图2.1 水平应力对巷道布置影响
2.2 巷道支护技术
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过程。多年来国内外的实践经验表明，锚杆支护是煤巷经济、有效的支护技术。与棚式支架支护相比，锚杆支护显著提高了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度。更重要的是锚杆支护大大简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺，改善了作业环境，保证了安全生产，为采煤工作面的快速推进创造了良好条件。目前，锚杆支护技术已在国内外得到普遍应用，是煤矿实现高产高效生产必不可少的关键技术之一。
除锚杆支护方式外，现有支护方式主要包括刚性支架、装配式钢筋混凝土支架以及可缩性金属支架，而锚杆支护和可缩性金属支架应用相对较为广泛。
1）根据支护方式的应用组合情况分为[31-35]：
（1）主动支护技术
锚杆（索）支护作为是一种植入围岩内部巷道的主动支护方式，其不仅给巷道围岩的表面施加托锚力从而起到支护作用，还能给锚固体施加一定的约束控制围岩变形，使围岩强度得以提高，起到加固控制围岩变形的目的[34]。
美国是世界上使用锚杆支护技术最早的国家之一，澳大利亚、英国、德国等国家煤矿行业广泛使用了锚杆支护的主动支护方法，较好的控制了煤矿巷道顶板、两帮等变形破坏问题。我国煤矿是从1956年开始使用锚杆支护，最初是被应用在岩石巷道，上世纪60年代开始在煤巷中试验应用，现已被广泛的应用于控制围岩变形破坏工程。
注浆加固技术是一种较好的围岩加固技术，其能够显著的改善工程岩体的力学性能及其完整性结构[35]，会促使围岩形成整体的结构，且能封堵裂隙，起到防止岩体泥化和风化的作用，同时能够改善锚杆和金属支架的受力状态，在使用浆体材料得当的前提下，将会充分发挥保护围岩体的自承载能力，其在软岩巷道工程中得到了广泛应用。
（2）被动支护技术
棚式金属支架是巷道支护中最为常用的被动支护手段，它是通过提供被动的径向阻力，其直接作用于巷道围岩表面，来平衡围岩变形压力，从而约束围岩变
形[36]。
国外棚式支护发展的特点：
①由原始的木支架向金属支架发展，由刚性支架刚向可缩性支架发展；
②重视巷旁充填和壁后充填方法，完善了拉杆、背板，提高了支护质量；
③由刚性梯形支架向拱形可缩性支架逐渐发展，研制和应用非对称性可缩性支架；
国内巷道棚式支护也取得了很大进步：
①支架材料主要是矿用工字钢材和U型钢材，并已形成支护系列；
②研究和发展了力学性能较好、使用可靠、方便的连接组件；
③研究、设计了多种新型实用可缩性金属支架；
④提出了确定巷道断面和选择支架的重要方法；
⑤改进了支架本身的力学性能，提高了支架承载能力。
（3）联合支护技术
联合支护技术是指用多种不同性能单一支护的简单叠加，复合支护技术是指几种支护形式的组合或者采用复合材料进行支护巷道，而耦合支护技术是指对软岩巷道围岩由于塑性大变形而产生变形不协调的部位，通过支护的耦合而使巷道围岩变形协调，从而限制围岩产生的有害变形和损伤，实现围岩—支护一体化、载荷均匀化，从而达到巷道稳定的目的[37]。
联合支护技术最初仅为各类支护体的简单叠加，当随着联合支护理论研究的不断深入，逐渐由简单的支护方式叠加，改进为多种支护方式的联合、耦合，且在软岩巷道工程实践中进行了大量应用[38]。目前，联合支护技术在支护方式的选择上主要集中在各种主动支护方式联合，如锚杆+锚索、锚杆+锚注等等；在特殊情况下时亦有主被动方式的联合，如碹体+锚杆(索)、金属支架+锚杆(索)、金属支架+锚注等。
2）根据锚杆及其组合方式分为[36-42]：
（1）单体锚杆支护阶段：从时间上来看，兴起于20世纪50年代-60年代。锚杆支护技术刚引入国内的萌芽期，主要以钢丝绳和水泥砂浆锚杆为典型代表，此时的锚杆杆体间并无联系，且无托盘。锚杆支护以悬吊理论和原始楔形剪切理论为指导，此时认为锚杆只是被动承载，并没有认识到与围岩共同作用。锚杆应用
范围在盲目扩大过程中出现了冒顶失修等情况，实质对锚杆支护技术的推广和应用起到了消极的作用。
（2）组合锚杆支护阶段：20世纪70年代-90年代。近年来，随着浅部煤炭资源的逐渐减少，各矿区在被迫转向深部开采的同时，也相继遇到了仅凭借单体锚杆群难以应对的软岩支护难题。应运而生的组合锚杆如树脂药卷和水泥药卷钢筋锚杆等各类型金属锚杆在软岩巷道支护中得到了广泛的应用。此时配套的锚杆支护构件如螺母、托盘、金属网、钢带、钢筋梯及配套措施喷浆等相继出现，由此形成的支护结构由原来的平面组合发展到了空间组合，支护结构形成了一个整体。此时对锚杆的作用认识也进一步加深，相继出现了组合拱理论、组合梁理论等锚杆支护理论。组合锚杆的适应范围更加广泛，如锚喷网、锚梁网等多种锚杆联合支护形式在松软破碎顶板条件下得到了广泛推广应用。
（3）预应力锚杆支护阶段：上个世纪90年代以来，松软煤层、需经受动压影响的锚杆支护型巷道中，片帮和冒顶的现象时有发生。工程应用研究表明，管缝式、水胀式锚杆等具有较好横向预应力和一定纵向预应力的锚杆能够有效的阻止顶板离层、滑移等，真正保证了锚杆及其构件整体的主动支护作用。此阶段，对围岩与锚杆的相互作用有了更加深入的认识，支护效果也得以显著改善。此阶段的锚杆支护理论主要有董方庭等教授提出的松动圈理论。
（4）强力锚杆支护阶段：随着煤矿开采逐渐向深部推进，地应力显著增加，地质条件也变得更加复杂。近年来，突发性工程灾害和重大恶性事故发生的频率有所增加。在高地应力作用下，锚杆支护系统会出现锚杆拉断、钢带撕裂等现象，这说明整体支护效果有待加强。近年来研制成功的强力锚杆具有高强度和较大的延伸率等特征；高强度保证了高应力巷道结构面离层、滑动、裂隙张开及新裂纹产生等不连续变形现象得到一定程度的控制，足够的延伸率能够允许巷道围岩高应力得以部分释放，但又同时具有较高的强度，从而能够取得较好的支护效果。
巷道锚杆支护参数设计 一、锚杆支护理论研究 （一）锚杆支护综述 1、锚杆支护技术的发展 锚杆支护作为一种有效的、技术经济优越的采准巷道支护方式，自美国1912年在aberschlesin（阿伯施莱辛）的Friedens（弗里登斯）煤矿首次使用锚杆支护顶板至今已有90多年的历史。 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用； 1950~1960年，采矿业广泛采用机械式锚杆，并开始对锚杆支护进行系统研究； 1960~1970年，树脂锚杆推出并在矿山得到了应用； 1970~1980年，发明管缝式锚杆、胀管式锚杆并得到了应用，同时研究新的设计方法，长锚索产生； 1980~1990年，混合锚头锚杆、组合锚杆、特种锚杆等得到了应用，树脂锚固材料得到改进。 美国、澳大利亚、加拿大等国由于煤层埋藏条件好，加之锚杆支护技术不断发展和日益成熟，因而锚杆支护使用很普遍，在煤矿巷道的支护中的比重几乎达到了100%。 澳大利亚锚杆支护技术已经形成比较完整的体系，处于国际领先水平。澳大利亚的煤矿巷道几乎全部采用W型钢带树脂全长锚固组合锚杆支护技术，尽管其巷道断面比较大，但支护效果非常好。对于复合顶板、破碎顶板及其巷道交叉点、大跨度硐室等难维护的地方，采用锚索注浆进行补强加固，控制了围岩的强烈变形。美国一直采用锚杆支护巷道，锚杆消耗量很大。锚杆种类也较多，有胀壳式、
树脂式、复合锚杆等。组合件有钢带。具体应用时，根据岩层条件选择不同的支护方式和参数。 锚杆支护发展最快的是英国。在1987年以前，英国煤矿巷道支护90%以上采用金属支架，而且主要是矿用工字钢拱型刚性支架。由于回采工作面单产低、效率低、巷道支护成本高，因而亏损严重。为了摆脱煤炭行业的这种困境，在巷道支护方面积极发展锚杆支护，到1987年，英国从澳大利亚引进了成套的锚杆支护技术，从而扭转了过去的被动局面，煤巷锚杆支护得到迅速发展，经过近10年实验的基础上，又进行了改进和提高，到1994年在巷道支护中所占的比重己达到80%以上。锚杆支护技术的广泛采用给英国煤矿带来巨大的活力和经济效益。 德国是U型钢支架使用最早、技术上最为成熟的国家，自1932年发明U型钢支架以来，U型钢支架发展迅速，支护比重很快达到了90%以上，从井底车场一直到采煤工作面两巷均采用U型钢可缩性支架。但是自20世纪80年代以来，随着矿井开采深度日益增加，维护日益困难。面临这种困境，德国采用不断增加金属支架的型钢质量，逐步减小棚距的做法，这不仅使巷道支护费用增高，而且施工、运输更加困难和复杂。即便如此，巷道维护困难的状况仍然难以改观，于是寻求成本低，运输和施工简单方便、控制围岩变形效果好的锚杆支护变得尤为重要。到20世纪80年代初期，锚杆支护在鲁尔矿区实验成功后获得推广，现己应用到千米的深井巷道中，取得了许多成功的经验。 法国煤巷锚杆支护的发展也很迅速，到1986年其比重己达50%。在采区巷道支护中同时发展金属支架、锚杆支护、混凝土支架。 俄罗斯锚杆支护的发展也引人瞩目。他们研制了多种类型的锚杆，在俄罗斯第一大矿区——库兹巴斯矿区锚杆支护巷道所占比重己达50%。 我国在煤矿岩巷中使用锚杆支护也已有近50余年的历史。从1956年起在煤矿岩巷中使用锚杆支护，20世纪60年代锚杆支护开始进入采区，但由于煤层巷道围岩松软，受采动影响后围岩变形量很大，对支护技术要求很高，加之锚杆支护理论、设计方法，锚杆材料、施工机具、检测手段等还不够完善，因而发展缓慢。“八五”期间，原煤炭工业部把煤巷锚杆支护技术作为重点项目进行攻关，在“九五”期间，原煤炭工业部将“锚杆支护”列为煤炭工业科技发展的五个项目之一，
煤矿巷道支护技术现状及发展趋势分析 引言：煤矿巷道的安全性关系着整个煤矿开采工程的安全，随着煤矿开采深度的不断加深，也就对煤矿巷道支护技术所起到的安全作用提出了更高的要求。因此，要分析现在应用的煤矿巷道支护技术，解决当前煤矿巷道支护存在的问题，探究煤矿巷道支护技术今后的发展。 1.煤矿巷道支护技术应用分析 1.1煤矿巷道棚式支护技术 棚式支护技术曾经得到过很广泛地应用，按其使用的材质主要分为木结构，混凝土和金属材料等几种形式。现在应用的主要是金属材料的支架支护。在支架使用过程中，金属材质的支架的长，宽，高等要符合一定的比例，才能达到理想的支护作用。但是这种棚式支护技术的缺点是岩石表层和支架之间不能很好地进行连接且金属支架的成本比较高，而且在地质环境比较复杂的地方还不能起到很好的支护作用，所以目前这种支护技术并没有得到广泛地应用，已经逐渐被比较先进的支护技术所取代。 1.2煤矿巷道砌碴支护技术 在如今的煤矿巷道支护技术中，砌碴技术属于比较早应用到煤矿巷道支护中去的。这种支护技术应用起来方便简单，在一些大巷中加固作用比较好。砌碴支护技术大致可以分为现浇混凝土，混凝土砌块等方式。使用煤矿巷道砌碴支护技术成本比较高，如果要岩层发生改变，砌碴技术能发挥的作用就会比较小，不能起到很好的支护作用。所以在一些岩层比较固定的特殊的煤矿巷道中可以采用这一支护技术，对于其他情况，使用这种支护技术就会用很多限制，不适合大规模广泛地使用。 1.3U型钢支架支护技术 U型支架支护技术的承载能力比较好，一般会在比较深的矿井中使用，能发挥比较好的支护作用。在使用这种支护技术时，要对卡缆进行合理的调质和处理，岩石的支护壁要填充好，这样才能更好地发挥U型钢支架的支护作用。注意如果出现岩土巷道破碎和剥落的现象，最好不要单独使用这种支护作用，可以采取锚喷和U型钢联合支护技术，可以弥补单独使用U型钢支架支护的缺陷。由于承载能力比较好，适用范围比较广，是一种典型的巷道支护技术。 1.4锚杆支护技术 锚杆支护技术是利用锚杆的支护增强煤矿巷道的支护强度，可以很好有效地控制煤矿巷道岩层的变形，提高巷道的稳定性。在应用锚杆支护技术时要根据煤矿巷道的实际情况，建立起完善的锚杆支护体系。使得设计出来的锚杆支护体系能够有效地发挥支护作用，提高煤矿巷道的稳定性，针对一些特殊的情况，需要设计出良好的强有力的锚杆支护，防止煤矿巷道的岩层的变形。锚杆支护技术是现在使用最广泛的巷道支护技术。 1.5联合支护技术 除上述的对煤矿巷道单独支护的技术外，还可以对煤矿巷道进行联合支护，与单独支护相比，联合支护如果运用得当可以取得更好的效果。经常使用的联合技术是锚杆锚索的联合支护技术。在联合支护技术中，锚杆支护主要是利用锚杆等构件对围岩进行一定程度上的支撑，来提高对围岩应力等的承受能力，即起到了支护作用。而锚索的作用则是将围岩本身主要的承载层与由锚杆支护所衍生出的承载层相连接，借此增大了承受应力的岩体面积，使得支护效果更加明显。此为锚杆锚索联合支护技术的工作原理。 该技术主要起到加固和互补的作用。因锚杆锚索和岩体紧密相连，提高了岩体整体的承载力，且由于承载面积的增大导致应力的分布状态也发生改变，岩体抗变形的能力明显加强。当锚杆锚索到达稳定层岩时，锚杆在切向和径向出现约束力，避免了破坏的岩层肆意流动影
0引言 作为传统能源，煤炭一直在我国的国民经济里占有很大的比重。而随着现代化矿井的建设，在应对井下各种地质环境时保障巷道的安全畅通，则是安全问题的一大重点。煤矿中有各种各样的巷道，名目众多，如大巷、回风巷、运输平巷、副巷等。其中，大巷主要作用为通风和运输用；回风巷作为掘进，开拓，采煤工作面的回风用；运输平巷作为运输用的平巷；副巷作为采区的辅助用的巷道。这些巷道保障井下工作的正常运行。因此如何使用不同的支护来对巷道进行保护是确保矿井安全生产的第一要务。 1破坏巷道的原因分析 1．1岩石的原始应力状态 开采以前，岩层都处于原始应力状态。垂直方向上由于上覆岩层的作用形成垂直应力，在垂直应力作用下，岩块要沿三个相互垂直的方向产生变形，而受到相邻岩体对岩块侧向变形的约束面产生侧向应力；一般认为水平方向上的条件是一致的而且都是由于垂直应力所引起的。需要指出的是，岩层中的原始应力除重力应力外，还有可能存在的构造应力、温度应力和膨胀应力等。采动前存在于岩层的原始应力是采动后矿山压力的来源。 1．2巷道囤岩的应力分布 采动后围岩的原始平衡状态遭到破坏，各部分应力将重新分布，应力重新分布的结果是顶板的两端出现应力集中区。其中顶板各岩层将因失去支撑面，在自重的作用下，弯曲下沉。结果在其底部出现拉应力，当拉应力超过限度，顶板岩层遭到破坏，围岩应力的重新分布促使岩层产生新的运动。 1．3自然平衡拱的形成及破坏 当开掘井下巷道或采出煤炭后，顶板被暴露出来，好像一根梁一样承受着上下岩石的压力。如果不及时进行支护，经过一段时间，梁将向下弯曲，靠近巷道顶板的岩石产生拉应力，当拉应力超过岩石所能承受的极限时，岩石将产生裂隙；并随着裂隙不断增加；岩石开始破碎、脱落下来，其冒落范围不断向上发展，最后形成一个岩拱就不再冒落了，这种拱叫自然平衡拱。巷道形成自然平衡拱后，巷道两帮将承受集中的压力，该压力超过两帮岩石强度时，就要产生裂隙，并向巷道内塌落或片帮，巷道两帮塌落使巷道宽度增大，自然平衡拱也随之扩大；直到形成新的自然平衡拱。这时，巷道支架柱腿承受两帮岩石垮落所产生水平推力，这个力就是巷道的侧压。巷道产生的侧压达到新的平衡后，顶板岩石的压力仍然通过两帮传给底板。当底板岩石较软时，底板受压后，巷道的下底部分将鼓起，称为底压。没有足够的力维护侧压、底压，巷道将遭到破坏。 综上所述，掘进巷道时就做好支护工作，防止顶板冒落、片帮和底鼓。因此，在掘进巷道过程中，针对巷道围岩的岩性情况适当选择恰当的支护类型是十分重要的。 2巷道的支护类型及其适用条件 2．1巷道的支护类型 根据井下开采的需要，巷道的位置和用途可分为三类即：开拓巷道、准备巷道和回采巷道。三类巷道的支护根据其围岩特性、位置、服务年限又有所不同，常见的巷道支护有木支护，钢筋混凝土支护，料石混凝土砌碹，金属支架和锚喷支护，其中锚喷支护目前应用最为广泛。2．2支护类型的适用条件 支护的作用在于改善围岩稳定状况和控制围岩运动发展速度，以维护安全的工作空间。支护方式的选择，决定围岩的稳定状况，对受工作面采动影响小的巷道，可采用沉缩量小的刚性支护，如井下运输大巷井底事场一些开拓巷道。对受采动影响大的不稳定巷道，应选用可缩性支护，如采区的准备巷道和回采巷道。 2．2．1木支架 这种支护形式在煤矿掘进生产中比较常见，而且历史很悠久，主要结构是梯形棚子，常见有亲口棚子和鸭嘴棚子两种。亲嘴棚子顶梁与立柱的连接为相互咬合的亲口接合形式，这种方法最简单。它可以在各种地压条件下使用。木棚子的架设质量要求较严格，有一点架设不好，将影响棚子支护效果，因此架设时要认真仔细作业，不能马虎，以免留有后患。木支护的优点是重量轻，容易加工架设，具有一定的强度和可缩性，其缺点是易燃易腐回收复用率低，维护费用高。为了节约木材尽量少用或不用木材支护。 2．2．2金属支架 金属支架具有坚固耐用、防火、架设方便、可回收复用等优点，可做永久支护和临时支护。金属支架所用的钢材有槽钢，废旧钢轨，矿用工字钢和“U”型钢等。采用金属支架支护时，可根据巷道的服务年限，选用钢筋混凝土背板或木背板。在地压较大，尤其是动压较大的巷道中，使用金属拱形支架比较理想，它的缺点是重量较大，搬运和修理不方便，初期投资大。目前金属支架大部分用于煤巷，尤其是综合机械化采煤的大断面顺槽更适宜拱形金属支架。 2．2．3石材支护 石材支护是指用料石（砖、混凝土或钢筋混凝土等）砌筑的拱形支架，由基础、墙和拱顶三部分组成。在地压较大或不均匀地区，拱顶或墙上会出现拉应力，而料石及混凝土等均为脆性材料，它们的抗拉强度都很小（较比抗压强度），为使碹体不被拉坏，在这些地区应采取针对性措施，如钢筋混凝土砌碹等。料石砌碹能抵抗较大的静压力，具有防火隔水，防止围岩风化和通风阻力小等优点。但它施工工艺复杂，属隐蔽工程，管理困难，速度慢，劳动强度大，常有局部空顶作业的情况，易出现顶板人身事故，成本较高。一般只在井筒附近才使用这种支护。2．2．4锚喷支护 A：支护原理。锚杆支护是新兴的一种支护形式。锚杆支护与一般支架不同，已不是消极地承受巷道的围岩压力，而是把围岩锚固起来，形成支架与围岩共同作用的受力整体，从而减少围岩变形防止围岩冒落。在层状岩层中，锚杆可把薄层的岩石锚合起，形成组合梁，锚杆还可以把松软围岩牢固悬吊在坚固稳定的岩层上，在非层状岩层中，锚杆可将巷道周围的岩块彼此拉紧使其形成一个拱。 B：锚杆的种类。a）木锚杆结构简单，容易制造、成本低，但锚固力小（10kN左右）使用期限短，一般用于围岩压力不大，服务年限不长（1s左右）的巷道，如果经过防腐处理，可服务2~3a。b）压缩木锚杆锚固力比普通木锚杆大，如果进行防腐处理，使用期限可达5a以上。c）金属楔缝式锚杆的优点是结构简单工作可靠。缺点是使用后一般不能回收，岩层较软时不能使用。d）金属倒楔式锚杆的锚固力一般可达40kN以上，适用于服务年限3a以上的巷道，如果服务年限很长，钻眼孔口中最好注入水泥砂浆。e）药卷锚杆的锚固力比倒楔式还要大，可达50kN以上，因此它被广泛地应用于各类巷道支扩中。唯一的缺点是药卷的浸泡程度不好掌握，初期锚固力低。f）钢丝绳砂浆锚杆结构简单制造容易，成本低，可利用废旧钢丝绳做原料，锚固力大。缺点是不能立即产生实锚力。如果将钢丝绳砂浆锚杆配合喷浆使用，可用在服务年限（下转第485页） 煤矿巷道支护类型的选择 刘睿 （淮沪煤电有限公司丁集煤矿修护二区，安徽淮南232001） 【摘要】巷道支护是矿井建设和生产中的关键技术问题之一,多年来一直受到岩石力学和采矿工程界的高度重视。现代煤矿开采，随着开采深度的不断加大，巷道支护问题十分突出。本文分析了破坏巷道的原因，针对不同的井下环境提出了不同支护方式。 【关键词】巷道；支护技术；安全 【Abstract】The tunnel supports and protections is one of in the mine pit construction and of production key technologies questions,for many years continuously has received the rock mechanics and the mining engineering takes highly.Modern colliery exploit,along with unceasing enlargement of mining depth,the tunnel supports and protections issue is very conspicuous.This article analyzed destroyed the reason of tunnel,proposed the different supports and protections way in view of the different mine shaft environment. 【Key words】Tunnel;Support;Safe 435
2.1 巷道围岩控制理论 1907年俄国学者普罗托吉雅可诺夫提出普氏冒落拱理论[1-2]，该理论认为：巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步垮落，其上方会形成一个抛物线形的自然平衡拱，下方冒落拱的高度与岩层强度和巷道宽度有关。该理论适用于确定巷道围岩强度不高、开采深度不是很大的巷道支护反力。20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner [3]公式和Kastner 公式[4]。 Fenner 公式为： ()[]10cot sin 1cot -??? ??+-+-=???σ?N i R r C C P （1） 式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；?—内摩擦角；0σ—原岩应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径；?N —塑性系数，κ??sin 1sin 1-+= N 。 Kastner 公式为： ()()?????sin 1sin 20sin 1cot cot -??? ??-?++-=R r C P C P i （2） 式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；?—内摩擦角；0P —初始应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径。 国内外巷道顶板控制理论发展很快[3-4]，我国在1956年开始使用锚杆支护，迄今为止，已有50多年的历史。锚杆支护机理研究随着锚杆支护实践的不断发展，国内外已经取得大量研究成果[5-10]。 （1）悬吊理论 1952年路易斯阿帕内科L(ouis.Apnake)等提出了悬吊理论，悬吊理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上，在预加张紧力的作用下，每根锚杆承担其周围一定范围内岩体的重量，锚杆的锚固力应大于其所悬吊的岩体的重力。 （2）组合梁理论
巷道支护方法 一、围岩分类稳固程度岩性主要特征 （1）1类a：极差断层破碎，稳定性极差。 （2）1类b：局部冒顿，破坏形式多为冒顿、破碎及松散。 （3）2类：岩性泥化程度较轻，岩石裂隙发育层理发育完整，夹层强度较低，破坏形式多为局部片帮或冒落。 （4）3类：岩体较完整，节理及裂隙发育不完整。 （5）4类:岩石较完整，自身强度较高，构造影响较小。 二、针对四类围岩的支护方式 （1）1类a围岩支护。由于该层次支护的岩体多破碎，且整体稳固性较差，破坏形式多为冒顿，可采用锚索及锚喷网的支护方法。并在掘进时可采用锚喷的支护方式，支护段的距离面长度小于 2 m。所采用的混凝土型号为C20，喷浆厚度为100 mm，锚杆间距为900 mm×1 000 mm，长度为2 000 mm，网格型号为100 mm×100 mm。 （2）1类b围岩支护。该阶段围岩的整体稳固性较差，且裂隙发育，以碎块状的结构为主，节理面泥化，多为冒落、片帮等破坏形式。因此，可采用锚喷网联合支护的方法，且在局部加上钢筋梯子梁及锚索。支护参数设置为：锚杆间排距为900 mm×1 000 mm;顶锚杆为φ20 mm，长度为2 000 mm;帮锚杆φ18 mm，长度为2 000 mm。金属网的规格为1.1 m×1.2 m，网格100 mm×100 mm，
钢筋直径也为4 mm ～6mm。对于巷道淋水较大的位置，应将1个导水孔安好与直径相匹配的胶管，并进行注浆加固，封住淋水; （3）2类围岩支护。该围岩稳定性较差，且多出现片帮、冒落。鉴于此种情况，可采用锚喷支护，并对其进行局部加网，提高围岩的自撑能力，最终确保巷道的安全性。所采用的混凝土型号为C20，锚杆间的距离为900 mm×1 000 mm，下盘运输巷道顶部锚杆直接可取20 mm，其他巷道顶部的锚杆可取18 mm，喷浆厚度为950 mm。对于特殊位置可采用锚喷网联合支护方法，其金属网的规格为1.1 m×1.2 m，网格100 mm×100 mm，钢筋直径为4 mm ～6mm; （4）3类围岩支护。该阶段的围岩稳定性相对处于稳定状态，其岩石种类大多与角闪斜长片麻岩有着密切关系，且是矿山的主要岩石，分布范围较广，且拥有较好的稳定性。然而，伴随着时间的不断延长，也存在一定的风化问题，特别是遇到淋水现象时，极易泥化，最终影响整体的稳定性。因此，可采用喷射混凝土支护的方法。所使用的混凝土型号为C20，厚度根据围岩实际情况而定，其范围在85mm～95 mm左右，封闭围岩及淋水，并杜绝岩体风化现象的发生。为提高施工速度及质量，可在矿山巷道断面初次喷射45 mm,在1个月内对其进行复喷，并重新计算其厚度。若围岩在某个别位置有风化现象，可采用单根或多根螺纹钢锚杆布置，锚杆间距950 mm，锚杆直径约为50 mm; （5）4类围岩支护。由于该阶段围岩的稳定性较好，且岩性是完整
浅谈煤矿巷道支护的发展 摘要：推行巷道支护改革，对于降低原煤生产成本，提高经济效益，有着巨大的促进作用，本文就煤矿巷道支护问题进行了探讨。 近几年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，煤矿井巷支护经历了由单一型支护技术到联合支护型技术的发展历程。煤矿早期开采阶段几乎全部是以木材作为巷道及采煤工作面的支护材料，随着新型材料的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式，这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。 1.被动式支护方式 被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成，而巷道的稳定主要靠围岩坍塌致使硐室形状改变后自行获得。被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构，二者之间形成“荷载—结构”体系，认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载，无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作用。 1.1木支护方式 木支护技术主要是采用木材作为支护材料，典型的支护方式有“亲口”棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木垛等。木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重，因此只适用于浅部围岩，而且支护断面
形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势，从而硬性抵抗岩体的变形压力。 1.2石材支护方式 石材支护分片石、料石两种支护方式，优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点，不足之处在于初期投资高，只适用于矿井服务年限长的巷道。 1.3金属支架支护方式 金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护，其中刚性支架允许压缩变形量小，工作阻力随变形量增大而减小，直至破坏而失去工作阻力；可缩性支架允许压缩变形量大，在结构设计压缩范围内，工作阻力随压缩量大而增大，或者恒阻。金属支架支护视支架为支护体，围岩为荷载，其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致，同时，由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。特别是u型钢支架支护由多段弧形构件相互叠置搭接而成，大多支护面呈拱形或环形，主要使用于松软围岩、地压大、底臌严重和两帮位移量大的开拓和采区巷道 1.4装配式钢筋混凝土支架支护方式 装配式钢筋混凝土支架支护施工技术，可以在地面工厂化预制，质量有保证且利于批量化生产和井下机械化安装，不足之处在于不能有效抵抗上覆岩层整体移动而产生的底板沉降及巷帮测压，受扭
神华宁煤集团清水营煤矿 主要巷道支护技术研究方案 神华宁煤集团 山东科技大学 二○○九年六月
1 工程的必要性1 1.1 现状分析1 1.2 国内外同类技术发展状况4 1.3 研究目的及意义5 2 研究开发内容6 3 主要经济技术指标、工程最终目标7 4 关键技术及创新点7 5 研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤7 5.1 课题的总体研究思路7 5.2 研究方法8 5.3 技术路线8 5.4 实施方式<具体方案）9 5.5 矿压观测18 6 技术、经济可行性及可靠性分析、论证19 7 现有基础、技术条件，保证体系20 7.1 实用矿山压力理论已经取得了系统的突破性成果20 7.2 岩石破坏与失稳理论20 7.3 深部巷道支护取得一些创新性研究成果21 7.4 实践基础22 8 经济、社会效益分析24 9 工程实施进度计划24 10 经费计划25
QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿 主要巷道支护技术研究方案 1工程的必要性 1.1现状分析 1.1.1矿井地质情况 矿区钻孔揭露地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、第四系，含煤地层为侏罗系中统延安组，钻孔揭露厚度245.01~304.86m,平均276.50m，岩性由灰、灰白色长石石英砂岩、深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、煤和少量含铝质泥岩组成。主要可采煤层顶板均为易冒落、不稳定—中等冒落、中等稳定岩层，底板为不稳定岩层。 矿井地层中含水层属弱～中等富水性，分别为第四系孔隙潜水含水层<Ⅰ）、白垩系砾岩裂隙孔隙层间承压含水层<Ⅱ）、侏罗系上统安定组～中统直罗组裂隙孔隙含水层<Ⅲ）、二～八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅳ）、八～十八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅴ）、十八煤以下至底部分界线砂岩含水层组<Ⅵ），隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主，主要有四层，分别为安定～直罗组裂隙孔隙含水层顶板隔水层、二～八煤含水层顶板隔水层、八煤及其顶底板泥岩隔水层、十八煤及其顶底板泥岩隔水层。 1.1.2主要巷道设计布置层位 <1）主斜井、副斜井由六煤-五煤露头对应地面位置开口，由四上- 三煤间进入煤系地层，穿过三煤后进入二煤底板。主斜井坡度为22°～24°～25°，副斜井坡度为22°～25°，所处层位为四上- 二煤之间的砂岩层。该层位由灰、灰白、深灰色不同粒级的砂岩组成，属二煤- 八煤间砂岩含水层 支护方案 一、概述 二、处理方案 现场勘查后，根据现场各部位情况制定施工方案。下盘运输巷采用喷锚网支护，距已施工完成工作面3米；采矿进路开口5m采用喷锚网，矿体部分采用素喷混凝土；交叉点右侧墙体先施工喷锚网支护，再外部砌护；材料库房钢筋混凝土支护。具体施工方案如下： 1、喷锚网支护 喷锚网支护混凝土强度等级均为C25；喷锚网钢筋网采用∮8 mm钢筋，钢筋网间距100mmx100mm；锚杆采用∮20 mm螺纹钢筋，1m ×1m间距交错布置，锚杆长度2.2m，施工中可根据具体情况调整钢筋网和锚杆的设置参数。喷射混凝土支护、喷锚支护和喷锚网支护断面应按照相应施工规范进行施工。 1）喷射混凝土 喷射混凝土要求凝结硬化快、早期强度高，优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。为了保证混凝土强度，防止混凝土硬化后的收缩和减少粉尘，喷射混凝土中的细骨料采用坚硬干净、细度模数宜大于2.5的中砂或粗砂。 为了减少回弹和防止管路堵塞，喷射混凝土的粗骨料粒径应不大于15mm。根据采用的速凝剂性能，通过试验确定其掺量，使喷射混凝土初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。 一次喷射厚度。若一次喷射厚度过大，由于重力作用会使混凝土颗粒间的凝着力减弱，混凝土将发生坠落；若喷层厚度太小，石子无法嵌入灰浆层，将会使回弹增大。一次喷射合理厚度，墙50mm，拱 30mm。 分层喷射的间歇时间。当一次喷射厚度达不到设计厚度，需进行分次喷射时，后一层的喷射应在前一层混凝土终凝后进行。在常温15℃～20℃下喷射掺有速凝剂的混凝土时，分层喷射的间歇时间为15～20min。 混和料的存放时间。由于砂、石含有一定水分，与水泥混合后，存放时间应尽量缩短。不掺速凝剂时，存放时间不应超过2h；掺速凝剂时，存放时间不应超过20min，最好随拌随用。 喷射顺序是先墙后拱，自下而上进行。喷射前应埋设控制喷厚的标志，调节好给料速度。在喷射中，喷头应保持不断移动，以便减少回弹，保持喷层厚度均匀。如使喷头按圆形和椭圆形轨迹做螺旋式连续喷射，环形圈应为长轴400～600mm，短轴150～200mm。随时检测喷层厚度，确保达到设计厚度，岩面有较大凹陷处，应予以喷射找平。 2）锚杆施工 锚杆孔的施工应遵守下列规定：钻锚杆孔前，应根据设计要求和围岩情况，定出孔位，做出标记；锚杆孔距的允许偏差为150mm；钻孔的孔深、孔径均应符合设计要求。钻孔深度不宜比规定值大200ｍｍ以上，钻头直径不应比规定的钻孔直径小3.0ｍｍ以上；钻孔与锚杆预定方位的偏差为1°～3°。 锚杆安装前检查锚杆原材料型号、规格、品种。检查孔内积水和岩粉是否吹洗干净，不合格的锚杆孔要重钻。 采用药卷锚固剂进行锚固，锚杆安装采用先灌后锚法，把锚杆体插入孔眼直到底部，杆体安装后，不得随意敲击。锚杆锚入围岩的长度不低于2米。 要定期对安装好锚杆进行抗拔力测试，锚杆抗拔力可通过拉拔器作拉拔试验测出数值，不合格的锚杆可用加密锚杆的方法予以补强，并分析总结原因。 孔口承压垫座应符合下列要求：钻孔孔口必须设有平整、牢固的承压垫座；承压垫座的几何尺寸、结构强度必须满足设计要求，承压面与锚杆垂直。 各矿井掘进巷道支护参数优化指导意见 随着近年来各矿井工作面逐渐向井田深部延伸，开采条件逐步变差，断层、地质构造、矿压显现加强、涌水量增大等对巷道支护的影响越来越突出，各矿井相应增加了支护费用。但各矿井在实际支护过程中，对于顶板状况没有根据围岩特征区分对待，个别矿井出现该由连采队一次挂设的网安排二次施工，锚索布置相对密集，网片规格使用不统一，行人侧网片加宽、帮支护强度过高，造成支护费用上升较高，为科学合理确定支护参数，降低成本，保证安全生产，公司根据不同矿井巷道的围岩特性及巷道服务年限，结合现有各矿井巷道支护的现状，现对各矿井的巷道支护参数进行了优化，请各相关单位参照执行，如遇地质条件发生变化，必须制定加强支护措施，并严格执行。 第一条各矿井通道支护要求如下 1、薄及中厚煤层工作面回撤通道支护方案 (1)主回撤通道顶板支护：工作面使用2米支架时，每米5根锚杆，规格Φ16*1600mm；工作面使用2.8米支架时，每米5根锚杆，规格Φ16*1800mm；配套两种支架工作面通道锚索每 1.8米3根锚索（15.24×6500mm），每排锚索横向挂设一排W钢带；网片为双层全断面金属网（规格10#铅丝45*45mm网格）。 (2)辅回撤通道顶板支护：每米5根锚杆（Φ16*1600mm）；顶板破碎时挂钢筋网（规格Φ6.5*200*200mm）,不破坏时挂金属网；锚索每3米1根锚索（15.24×6500mm）。 (3)联巷：主通道侧10米联巷顶板与主通道顶板支护一致，如遇顶板 裂隙发育不完整的情况，相应架设工字钢棚，具体数量视情况而定。辅通道侧10米联巷顶板与辅通道顶板支护一致。 2、工作面使用3.5-5.5米高度支架（包括3.5米、5.5支架）的回撤通道支护方案 (1)主回撤通道顶板支护：每米5根锚杆（Φ18*2100mm）；锚索每1.5米3根锚索（15.24×6500mm），每排锚索横向挂设一排W钢带；网片为双层全断面金属网（规格10#铅丝45*45mm网格）。 (2)辅回撤通道顶板支护：每米5根锚杆（Φ18*2100mm）；网片为全断面金属网（规格10#铅丝45*45mm网格）；锚索每3米2根锚索（15.24×6500mm）。 (3)帮支护：主通道负帮、辅通道正帮挂设金属网（金属网距离底板高度1米），每米3根锚杆（Φ16*1600mm）。对于矿压显现强烈的主通道负帮需要补打锚索，主通道正帮片帮严重需要挂网的,必须报生产部组织审定。 (4)联巷：主通道侧10米联巷顶板、帮与主通道顶板、帮支护一致，如遇顶板裂隙发育不完整的情况，相应架设工字钢棚，具体数量视情况而定。辅通道侧10米联巷顶板、帮与辅通道顶板、帮支护一致。 3、工作面使用6.3米高度支架的回撤通道支护方案 (1)主回撤通道顶板支护：每米6根锚杆（Φ16*2100mm）；锚索每1米4根锚索（15.24×6500mm），每排锚索横向挂设一排W钢带；网片为双层全断面金属网（规格10#铅丝45*45mm网格）。 (2)辅回撤通道顶板支护：每米5根锚杆（Φ16*2100mm）；网片为全 QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿主要巷道支护技术研究方案 神华宁煤集团 山东科技大学 二○○九年六月 目录 1工程的必要性1 1.1现状分析1 1.2国内外同类技术发展状况4 1.3研究目的及意义5 2研究开发内容6 3主要经济技术指标、工程最终目标7 4关键技术及创新点7 5研究或研制开发的技术路线，实施的方式、方法、步骤7 5.1课题的总体研究思路7 5.2研究方法8 5.3技术路线8 5.4实施方式＜具体方案）9 5.5矿压观测18 6技术、经济可行性及可靠性分析、论证19 7现有基础、技术条件，保证体系20 7.1实用矿山压力理论已经取得了系统的突破性成果20 7.2岩石破坏与失稳理论20 7.3深部巷道支护取得一些创新性研究成果21 7.4实践基础22 8经济、社会效益分析24 9工程实施进度计划24 10经费计划25 QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿 主要巷道支护技术研究方案 1工程的必要性 1.1现状分析 1.1.1矿井地质情况矿区钻孔揭露地层自下而上有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、第四系，含煤地层为侏罗系中统延安组，钻孔揭露厚度245.01~304.86m,平均 276.50m，岩性由灰、灰白色长石石英砂岩、深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩、煤和少量含铝质泥岩组成。主要可采煤层顶板均为易冒落、不稳定—中等冒落、中等稳定岩层，底板为不稳定岩层。 矿井地层中含水层属弱～中等富水性，分别为第四系孔隙潜水含水层<Ⅰ）、白垩系砾 岩裂隙孔隙层间承压含水层< Ⅱ）、侏罗系上统安定组～中统直罗组裂隙孔隙含水层 <Ⅲ）、二～八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅳ）、八～十八煤间砂岩裂隙孔隙承压含水层<Ⅴ）、十八煤以下至底部分界线砂岩含水层组<Ⅵ），隔水层以低阻、高密度的粉砂岩、泥岩为主，主要有四层，分别为安定～直罗组裂隙孔隙含水层顶板隔水层、二～八煤含水层顶板隔水层、八煤及其顶底板泥岩隔水层、十八煤及其顶底板泥岩隔水层。 1.1.2主要巷道设计布置层位 <1）主斜井、副斜井由六煤-五煤露头对应地面位置开口，由四上- 三煤间进入煤系地层，穿过三煤后进入二煤底板。主斜井坡度为22°～24°～25°，副斜井坡度为22°～25°，所处层位为四上- 二煤之间的砂岩层。该层位由灰、灰白、深灰色不同粒级的砂岩组成，属二煤- 八煤间砂岩含水层 巷道支护上应采取的支护原则： 根据生产实际及目前矿井巷道压力显现情况，集团公司不同矿井（区）矿井压力大小不一，目前压力较大地点主要有三矿采区巷道、二矿各井个别采区及大巷等为压力较大地点。 集团公司目前压力相对较小地点：四矿、一矿。 应根据掘进巷道压力值大小确定相应的支护方式，在选择支护方式上宜采用强度大于巷道压力的支护方式。巷道压力大小具体可分为压力较小地段、压力大地段、压力较大地段。同时提倡较大断面施工，在设计时应合理确定支护断面，在满足通风、运输、行人基础上应适当考虑巷道变形，相应扩大设计断面，利于翻修。同时在支护方式选择上要充分考虑施工进度，在保证支护强度的前提下保证巷道施工速度，以适应采区准备需要。第三在原始块段允许的地点提倡锚网、锚网u型钢联合支护方式。 1、技术设计上，大巷、石门等布置上要考虑采动影响问题，尽量不受采区开采动压影响，合理确定间距，在采区布置上，要考虑对巷道压力的影响或少受影响。 2、科学支护，建立健全矿压观测、监测队伍，做好矿压观测、监测工作，收集整理矿压数据、分析矿压显现规律，为巷道有效支护提供科学依据，根据巷道压力值大小合理确定巷道支护方式。 3、合理确定巷道支护方式，做到基本上支得住。对巷道掘送的岩石巷道，顶板坚硬且压力不大的，可采用裸体不支护或光爆喷浆支护方式，对于一般岩巷有一定压力的巷道可采用锚杆、锚网、锚喷支护方式；在原始段掘送巷道中提倡锚网、锚网U型钢联合支护方式，对于压力较小的地点，服务时间较短的巷道应推广锚杆锚网支护方式，根据不同地点选择相应强度锚杆，科学设计锚杆长度，排、间距，压力显现较大地点根据巷道服务年限宜采用选择支护强度较大的支护方式，如U型钢支护，锚网、锚索喷浆、U型钢联合支护等，合理确定巷道断面，锚杆的长度，排、间距，U型钢棚距，单、双棚等。定期、不定期对巷道矿压进行观测、监测，对于巷道翻修要根据矿压数据，分析矿压规律，提倡及时卸压，定时松帮、松顶，并根据巷道压力变形情况及时进行翻修，在巷道变形较小时进行提前翻修，节省人力、减少支护材料报废量，翻修时要采用合适的大断面，采用超大强度的支护。 4、加强巷道施工质量，严格按规程、规定作业，保证支护符合规定要求，巷道要保证成形质量，使其巷道承载能力稳定均匀承压，搞好光爆作业，合理炮眼布置，降低最小抵抗线，适量装药，大力推广应用综掘机掘进，较少爆破对围岩的震动；锚杆、锚索做好锚药的填装，抓好锚眼深度、角度、排间距等工艺施工，紧固好锚杆螺丝，喷浆材料符合 QSYK-1 神华宁煤集团清水营煤矿 主要巷道支护技术研究方案 神华宁煤集团 山东科技大学 二○○九年六月 目录 1 项目的必要性...................................... 错误!未定义书签。 1.1 现状分析........................................ 错误!未定义书签。 1.2 国内外同类技术发展状况.......................... 错误!未定义书签。 1.3 研究目的及意义.................................. 错误!未定义书签。 2 研究开发内容...................................... 错误!未定义书签。 3 主要经济技术指标、项目最终目标................... 错误!未定义书签。 4 关键技术及创新点.................................. 错误!未定义书签。 5 研究或研制开发的技术路线, 实施的方式、方法、步骤错误!未定义书签。 5.1 课题的总体研究思路.............................. 错误!未定义书签。 5.2 研究方法........................................ 错误!未定义书签。 5.3 技术路线........................................ 错误!未定义书签。 5.4 实施方式( 具体方案) ............................ 错误!未定义书签。 5.5 矿压观测........................................ 错误!未定义书签。 6 技术、经济可行性及可靠性分析、论证.............. 错误!未定义书签。 7 现有基础、技术条件, 保证体系..................... 错误!未定义书签。 7.1 实用矿山压力理论已经取得了系统的突破性成果...... 错误!未定义书签。 7.2 岩石破坏与失稳理论.............................. 错误!未定义书签。 7.3 深部巷道支护取得一些创新性研究成果.............. 错误!未定义书签。 7.4 实践基础........................................ 错误!未定义书签。 8 经济、社会效益分析............................... 错误!未定义书签。 9 项目实施进度计划.................................. 错误!未定义书签。 10 经费计划......................................... 错误!未定义书签。 关于煤矿巷道支护技术的思考 发表时间：2016-07-26T09:30:55.333Z 来源：《科技中国》2016年5期作者：陈德才 [导读] 对煤矿巷道支护技术进行分析与探讨非常有必要。 兰花科技股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平 048407 摘要：随着国家不断加大对煤矿资源的开采力度，煤矿开采的深度越来越深，然而每年因煤矿开采而发生的矿难事故也屡见不鲜。我国的煤矿开采方式主要是井工开采，这就要求在煤矿开采过程中开挖大量巷道，巷道的安全性能不仅影响着煤矿开采产量更关系着煤矿工人的生命安全，因此，对煤矿巷道支护技术进行分析与探讨非常有必要。 关键词： 一、煤矿巷道支护理论 （一）围岩强度强化理论 该理论的提出是建立在巷道锚杆支护技术基础之上的，锚杆支护一方面可以通过改变围岩的应力状态来增加围压，从而达到提高围岩承载能力的目的; 另一方面还能有效提高被锚岩体性能，强化锚固区域岩体的峰值、峰后及残余强度。 （二）新奥法支护理论 该理论应用下的支护原则主要包括以下几点: 一是进行煤矿巷道的光面爆破; 二是使用锚喷支护，对隐患区域周边的围岩进行加固，提高围岩自身的承载力;三是在存在安全隐患的巷道区域喷射混凝土，对巷道周边区域实行密贴支护。 （三）松动圈支护理论 该理论认为煤矿巷道在开挖过程中，会在巷道周边围岩上形成一个松动圈，围岩的变形程度主要取决于松动圈的膨胀程度。松动圈支护的对象是围岩破裂时膨胀变形的岩体，该防护技术根据围岩的分类提出了各具针对性的支护形式。 （四）联合支护理论 该理论应用的核心是改变以前各种防护技术所采用的通过提高支护体的刚度来控制围岩变形的方式，将刚柔有机结合，形成了对巷道的稳定支护。该理论下的支护技术被广泛应用于较为复杂的巷道中，但由于当前煤矿巷道围岩条件日渐变差，各煤矿对该理论支撑下的支护技术应用得也越来越少。 二、煤矿巷道支护技术 （一）砌碹支护技术 砌碹支护是矿井巷道支护中应用较早的一种支护技术，也是较简单的支付技术，当前在一些矿井的硐室、大巷中仍然被采用并发挥较好的加固性能。按砌碹支护材料可以划分料石砌碹、混凝土砌块砌碹、现浇混凝土砌碹、现浇钢筋混凝土砌碹等。但从大量研究和实践工作经验表明：砌碹支护属于刚性被动支护技术，支护整体成本偏高、施工效率较慢、且劳动工作强度较大，同时砌碹支付很难适应围岩大变形需求。因此，在工程实际应用中，除特殊巷道和硐室外，通常不宜选用此支护方式。 （二）棚式支架技术 棚式支架技术在煤矿巷道支护中占有举足轻重的作用，曾一度被作为煤矿巷道支护的核心技术广泛应用于各种煤矿巷道。20世纪90年代，棚式支架技术得到了空前的发展、推广和应用，除了一些特殊的煤矿巷道，其余所有煤矿巷道的支护都采用的是棚式支架技术。棚式支架材料的组成主要包括以下材料：金属支架支护、木支架支护、钢筋混凝土支架支护等。棚式支架技术采用金属支架作为支护材料，相较于其他两种具有制作安装更便捷的特点。根据相关实践表明：棚式支架技术也是一种刚性被动支护技术，其对于煤矿巷道围岩变形也不具备良好的适应性，特别是在一些地质地层条件复杂的情况下，棚式支架技术存在支护效果差且成本又高的缺点，所以也逐渐被新的支护技术所替代。 （三）锚杆支护技术 合理的锚杆支护可以控制待锚固区围岩出现离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等滑动变形，通过锚杆的支护加固性能确保煤岩体的完整性、稳定性和连续性。结合工程区实际情况，合理计算确定锚杆的预应力，并设计出完善的支护体系使预应力有效扩散是锚杆支护优化设计的关键点。从实践经验表明，托板、钢带、金属网等护表构件在整个锚杆预应力支护体系中发挥非常重要的作用，需要在设计和工程应用中给予足够的重视。对于复杂困难巷道而言，应优选高预应力、强力锚杆组合支护方案，以期一次支护就能有效控制围岩扩容变形与应力破坏，避免出现二次支护和巷道维修等不利现象。 （四）锚喷支护技术 锚喷支护技术是指利用喷射混凝土加强巷道围岩强度并与锚杆支护加固相结合的一种支护技术。喷射混凝土能有效加强巷道围岩强度，降低水渗漏、风侵蚀等的对围岩强度的破坏作用，再采取锚杆对围岩进行支护加固，这样既能使围岩的自承能力得到充分发挥，还能获取良好的支护经济效益。通过半个世纪的研究、应用与改进，锚喷支护技术在我国煤矿支护领域取得了长足的发展，当前，在煤矿巷道围岩支护加固中，尤其是石炭纪煤矿巷道支护中，锚喷支护技术占有极大的比重，已经成为首选。 （五）锚索支护技术 矿井在挖掘过程中，作业巷道可能穿过以砂质泥岩、泥岩和细中粒砂岩为主的岩层，经常会出现小构造结构，节理层发育较完善，易破碎成小块。加上矿井开挖地层较深，地应力较大在很大程度上增加了巷道支护和顶板管理的难度。有的采用巷道锚网喷支护，虽然在刚开始支护后，起到一定的支护加固作用，但在支护后过一段时间，容易出现喷层开裂、脱皮掉块、顶板下降等问题。为了对巷道进行整体支护，可以补打锚索进行支护加固措施来巩固锚网喷的支护加固效果，即：先采取锚网临时支护措施，以封闭作业面的围岩，然后增加锚索进行巩固加固，这样通过锚网和锚索的加固，可以有效控制围岩的变形，确保巷道的正常作业生产。 （六）注浆加固技术 若是煤矿巷道位于破碎煤岩体中，则采用以上几种支护方式都很难达到预期效果，这时我们应采用注浆加固技术，对巷道围岩进行注浆加固，以此获取更好的支护加固效果。注浆加固技术就是利用注浆填充、贴密围岩缝隙，以此固结、稳定易破碎或已破碎的岩体，从而巷道支护方案
巷道支护
主要巷道支护技术研究措施
巷道支护上应采取的支护原则
主要巷道支护技术研究方案样本
关于煤矿巷道支护技术的思考
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