(8)--7 巷道矿压显现规律.ppt

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1、第七章第七章巷道矿压显现规律巷道矿压显现规律矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制主要内容主要内容 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 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7.3 巷道围岩控制原理巷道围岩控制原理矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制第一节第一节 巷道围岩应力及变形规律巷道围岩应力及变形规律 （一一一一）原原原原岩岩岩岩体体体体内内内内掘掘掘掘进进进进巷巷巷巷道道道道引引引引起起起起的围岩应力的围岩应力的围岩应力的围岩应力 巷道开掘后原岩应力重新巷道开掘后原岩应力重新巷道开掘后原岩应力重新巷道开掘后原岩应力重新分布，巷道围岩内出现应力集分布，

2、巷道围岩内出现应力集分布，巷道围岩内出现应力集分布，巷道围岩内出现应力集中。中。中。中。如果围岩应力小于岩体强如果围岩应力小于岩体强如果围岩应力小于岩体强如果围岩应力小于岩体强度，围岩仍处于弹性状态，围度，围岩仍处于弹性状态，围度，围岩仍处于弹性状态，围度，围岩仍处于弹性状态，围岩应力可用弹性力学方法按平岩应力可用弹性力学方法按平岩应力可用弹性力学方法按平岩应力可用弹性力学方法按平面应变问题计算。面应变问题计算。面应变问题计算。面应变问题计算。双向等压原双向等压原双向等压原双向等压原岩应力场内圆形巷道围岩应力岩应力场内圆形巷道围岩应力岩应力场内圆形巷道围岩应力岩应力场内圆形巷道围岩应力分布如图

3、分布如图分布如图分布如图7-17-1所示。所示。所示。所示。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，出现塑性形，从巷道周边向围岩深处扩展到一定范围，出现塑性形，从巷道周边向围岩深处扩展到一定范围，出现塑性形，从巷道周边向围岩深处扩展到一定范围，出现塑性变形区，成为变形区，成为变形区，成为变形区，成为弹塑性介质弹塑性介

4、质弹塑性介质弹塑性介质。在塑性区内圈（在塑性区内圈（在塑性区内圈（在塑性区内圈（A A）围岩强度明显削弱，低于原始应）围岩强度明显削弱，低于原始应）围岩强度明显削弱，低于原始应）围岩强度明显削弱，低于原始应力力力力HH，围岩发生破裂和位移称为，围岩发生破裂和位移称为，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破裂区破裂区，也叫卸载和也叫卸载和也叫卸载和也叫卸载和应应应应力降低区力降低区力降低区力降低区。塑性区外圈（。塑性区外圈（。塑性区外圈（。塑性区外圈（B B）的应力高于原始应力，它）的应力高于原始应力，它）的应力高于原始应力，它）的应力高于原始应力，它与弹性区内应力增高部分

5、均为与弹性区内应力增高部分均为与弹性区内应力增高部分均为与弹性区内应力增高部分均为承载区承载区承载区承载区，也称也称也称也称应力增高区应力增高区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原始应力区。再向围岩深部即为处于稳定状态的原始应力区。再向围岩深部即为处于稳定状态的原始应力区。再向围岩深部即为处于稳定状态的原始应力区。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）（二）（二）（二）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 煤层开采过程破坏原岩应力场的平衡状态，引起应力煤层

6、开采过程破坏原岩应力场的平衡状态，引起应力煤层开采过程破坏原岩应力场的平衡状态，引起应力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。重新分布。重新分布。重新分布。对于受到采动影响的巷道，它的维护状况除了对于受到采动影响的巷道，它的维护状况除了对于受到采动影响的巷道，它的维护状况除了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

7、，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（图新的支承点转移，从而在采空区四周形成支承压力带（图新的支承点转移，从而在采空区四周形成支承压力带（图新的支承点转移，从而在采空区四周形成支承压力带（图7-37-3）。）。）。）。图图 7-3 采空区应力重新分布概貌采空区应力重新分布概貌11工作面前方超前支承压力工作面前方超前支承压力工作面前方超前支承压力工作面前方超前支承压力 ；2 2、33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；工作面倾斜方向残

8、余支承压力；工作面倾斜方向残余支承压力；44工作面后方采空区支承压力工作面后方采空区支承压力工作面后方采空区支承压力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工作面超前支承压力影响范围为工作面超前支承压力影响范围为工作面超前支承压力影响范围为404080m80m，支承压力峰，支承压力峰，支承压力峰，支承压力峰值位置距煤壁一般为值位置距煤壁一般为值位置距煤壁一般为值位置距煤壁一般为4 48m8m应力增高系数为应力增高系数为应力增高系数为应力增高系数为2 24 4。工作面倾工作面倾工作面倾工作面倾斜方向固定性支承压力影响范围一般为斜方向固定性支承压力影响范围一般为斜方向固定性支承压力影

9、响范围一般为斜方向固定性支承压力影响范围一般为151540m40m，支承压力，支承压力，支承压力，支承压力峰值位置距煤壁一般为峰值位置距煤壁一般为峰值位置距煤壁一般为峰值位置距煤壁一般为151520m20m，应力增高系数为，应力增高系数为，应力增高系数为，应力增高系数为2 23 3。相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点发生相相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点发生相相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点发生相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，称为互叠加，称为互叠加，称为互叠加，称为叠合支承压力叠合支承压力叠合支承压力叠合支承压力。例如，。例如，。例如，。例如，在上

10、下区段之间，上在上下区段之间，上在上下区段之间，上在上下区段之间，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，形成很高的叠合压力叠加，在煤层向采空区凸出的拐角，形成很高的叠合压力叠加，在煤层向采空区凸出的拐角，形成很高的叠合压力叠加，在煤层向采空区凸出的拐角，形成很高的叠合支承压力，应力增高系数可达支承压力，应力增高系数可达支承压力，应力增高系数可达支承压力，应力增高系数可达5 57 7，有时甚至更高，

11、有时甚至更高，有时甚至更高，有时甚至更高(图图图图7-4)7-4)。图7-4 煤层凸出角处叠加支承压力（三）（三）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 煤层开采引起回采空间周围岩层应力重新分布，不仅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。因素。煤层顶底板中支承压力集中程度

12、煤层顶底板中支承压力集中程度随距开采煤层距离的随距开采煤层距离的增加而降低。增加而降低。（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）两侧采空，煤柱宽B图图7-5 三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布（c c）两侧采空，煤柱宽）两侧采空，煤柱宽2B2B图图7-5 三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布图图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二、相邻巷道的应力

13、分布及巷道间距的确定（一）巷道围岩应力影响带（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巷道围岩应力受扰乱的区域称为的区域称为影响带影响带，一般以超过，一般以超过原岩应力值的原岩应力值的5作为影响带的边界。作为影响带的边界。如果相邻巷道的如果相邻巷道的应力影响带彼此不重叠，可应力影响带彼此不重叠，可以忽略巷道间的相互影响。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。邻巷道，可进行巷道围岩应力值的叠加。

14、在静水压应力场中，巷道的应力影响区域形状为在静水压应力场中，巷道的应力影响区域形状为半径等于半径等于6r的圆（的圆（r为巷道断面半径）。为巷道断面半径）。在非静水压应在非静水压应在非静水压应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，一般力场中，巷道的应力影响区域形状不再是圆形，一般力场中，巷道的应力影响区域形状不再是圆形，一般力场中，巷道的应力影响区域形状不再是圆形，一般为长轴不大于为长轴不大于为长轴不大于为长轴不大于12r12r的椭圆。的椭圆。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

15、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影响带不宜超过塑性变形区与弹性变形区的交界面塑性变形区与弹性变形区的交界面。（二）巷间岩柱的稳定性（二）巷间岩柱的稳定性 岩柱的稳定性主要取决于岩柱的岩柱的稳定性主要取决于岩柱的岩柱的稳定性主要取决于岩柱的岩柱的稳定性主要取决于岩柱的载荷载荷载荷载荷和和和和岩柱强度岩柱强度岩柱强度岩柱强度。当岩柱所承受的载荷超过岩柱的承载能力时，岩柱是不当岩柱所承受的载荷超过岩柱的承载能力时，岩柱是不当岩柱所承受的载荷超过岩柱的承载能力时，岩柱是不当岩柱所承受的载荷超过岩柱的承

16、载能力时，岩柱是不稳定的稳定的稳定的稳定的。P202P202 （三）相邻巷道间合理距离（三）相邻巷道间合理距离 我国煤矿目前采深条件下：我国煤矿目前采深条件下：大大巷巷间间的的距距离离以以2040m为为宜宜，围围岩岩较较稳稳定定时时取取小小值值，不不稳稳定定时时取取大大值值。在在浅浅部部和和坚坚硬硬围围岩岩以以及及在在急急倾倾斜斜煤煤层层条条件件下下，大大巷巷间间距距可可减减小小至至10m；在在深深部部和和松软围岩条件下，大巷间距可增大至松软围岩条件下，大巷间距可增大至50m。上上下下山山及及集集中中巷巷间间距距以以1530m为为宜宜，围围岩岩较较稳稳定定时时取取小小值值，不不稳稳定定时时取取

17、大大值值；在在浅浅部部和和坚坚硬硬围围岩岩以以及及在在急急倾倾斜斜煤煤层层条条件件下下，上上述述距距离离可可减减小小到到10m，在在深深部部和和松松软软围围岩岩以以及及厚厚煤煤层层内内，间间距距应应扩扩大大到到4050m。表7-2 巷道相互影响系数 前前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：规定：规定：D D（a a1 1a a2 2）K K1 1 a a1 1a a2 2相互影响的巷道总宽度，相互影响的巷道总宽度，相互影响的巷道总宽度，相互影响的巷道总宽度，mm K K1 1巷道

18、相互影响系数巷道相互影响系数巷道相互影响系数巷道相互影响系数三、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 P203（一）构造应力（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一是薄层页岩类岩层沿层面滑移;二是厚层的砂岩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。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（三

19、）合理的巷道布置方向（三）合理的巷道布置方向（三）合理的巷道布置方向 P203P203 巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，巷道围岩中巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，巷道围岩中巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，巷道围岩中巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，巷道围岩中水平应力集中程度就不同。水平应力集中程度就不同。水平应力集中程度就不同。水平应力集中程度就不同。因此，在构造应力影响较强烈因此，在构造应力影响较强烈因此，在构造应力影响较强烈因此，在构造应力影响较强烈的区域，要重视巷道布置方向，依靠正确调整巷道轴向与的区域，要重视巷道布置方向，依靠正确调整巷道轴向与的区域，要重视巷道布置方向，

20、依靠正确调整巷道轴向与的区域，要重视巷道布置方向，依靠正确调整巷道轴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构造应力方向间的关系，削减构造应力对巷道围岩稳定性构造应力方向间的关系，削减构造应力对巷道围岩稳定性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。的影响。的影响。的影响。图图7-7 巷道轴向与构造应力成一定角度时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周边应围岩应力计算简图 图图7-8 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

21、应力 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（一）巷道围岩变形量的构成（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。（二）（二）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。新分布过程，围岩变形会持续增长和变化。以受到相邻区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

22、响的工作面回风巷为例，围岩变形要经历五个阶段（图段（图7-9）。）。p204 图7-9 区段平巷围岩变形(1)巷道掘进影响阶段(2)无采掘影响阶段(3)采动影响阶段(4)采动影响稳定阶段(5)二次采动影响阶段表表表表7-3 7-3 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、底板移近规律一、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关系的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关系的不同不同不同不同，巷，

23、巷，巷，巷道位置可以分为以下几类：道位置可以分为以下几类：道位置可以分为以下几类：道位置可以分为以下几类：（1 1）本）本）本）本煤层巷道：煤层巷道：煤层巷道：煤层巷道：与回采空间在同一层面的巷道。与回采空间在同一层面的巷道。与回采空间在同一层面的巷道。与回采空间在同一层面的巷道。分析本煤层巷道位置时，仅考虑回采空间周围煤体上分析本煤层巷道位置时，仅考虑回采空间周围煤体上分析本煤层巷道位置时，仅考虑回采空间周围煤体上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。支承压力的分布规律，可作为平面问题处理。支承压力的分布规律，可作为平面问题处理。支承压力的分布

24、规律，可作为平面问题处理。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）顶板巷道与底板巷道：）顶板巷道与底板巷道：与回采空间不在同一与回采空间不在同一层面，位于其下方的巷道，称底板巷道层面，位于其下方的巷道，称底板巷道；位于回采空位于回采空间所在层面上方的巷道，称顶板巷道。间所在层面上方的巷道，称顶板巷道。分析底板巷道分析底板巷道位置时，应该考虑回采空间周围底板岩层中应力分布位置时，应该考虑回采空间周围底板岩层中应力分布规律。规律。（3）厚煤层中、下分层以及相邻煤层中的煤层巷）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道，有

25、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。面的采动影响。分析这类巷道位置时，依据巷道与回分析这类巷道位置时，依据巷道与回采空间位置和采掘时间关系，综合考虑回采空间周围采空间位置和采掘时间关系，综合考虑回采空间周围煤体上支承压力和顶、底板岩层中应力的叠加影响。煤体上支承压力和顶、底板岩层中应力的叠加影响。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（一）区段巷道的布置方式（一）区段巷道的布置方式区段巷道的布置方式一般有三种方式：区段巷道的布置方式一般有三种方式：区段巷道的布置方式一般有三种方式：区段巷道的布置方式一般有三种方式：（1 1）位位位位于于于于未未未未经

26、经经经采采采采动动动动的的的的煤煤煤煤体体体体内内内内，巷巷巷巷道道道道两两两两侧侧侧侧均均均均为为为为煤煤煤煤体体体体，称称称称为煤体为煤体为煤体为煤体-煤体巷道（图煤体巷道（图煤体巷道（图煤体巷道（图7-10)7-10)。（2 2）巷巷巷巷道道道道一一一一侧侧侧侧为为为为煤煤煤煤体体体体，另另另另一一一一侧侧侧侧为为为为保保保保护护护护煤煤煤煤柱柱柱柱，保保保保护护护护煤煤煤煤柱柱柱柱一一一一侧侧侧侧的的的的采采采采面面面面采采采采动动动动影影影影响响响响已已已已稳稳稳稳定定定定后后后后，掘掘掘掘进进进进的的的的巷巷巷巷道道道道称称称称为为为为煤煤煤煤体体体体-煤煤煤煤柱柱柱柱巷巷巷巷道道

27、道道（采采采采动动动动稳稳稳稳定定定定）(图图图图7-101)7-101)；与与与与保保保保护护护护煤煤煤煤柱柱柱柱一一一一侧侧侧侧的的的的采采采采面面面面区区区区段段段段巷巷巷巷道道道道同同同同时时时时掘掘掘掘出出出出，保保保保护护护护煤煤煤煤柱柱柱柱一一一一侧侧侧侧的的的的采采采采面面面面回回回回采采采采过过过过程程程程中中中中，掘掘掘掘进进进进的巷道称为煤体的巷道称为煤体的巷道称为煤体的巷道称为煤体-煤柱巷道（正采动）煤柱巷道（正采动）煤柱巷道（正采动）煤柱巷道（正采动）(图图图图7-101)7-101)。（3 3）巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，采空区一侧采巷道一侧为煤体，另一侧为采空

28、区，采空区一侧采巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，采空区一侧采巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，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煤体动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为煤体动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为煤体动影响已经稳定后，沿采空区边缘掘进的巷道称为煤体-无无无无煤柱（沿空掘进）巷道煤柱（沿空掘进）巷道煤柱（沿空掘进）巷道煤柱（沿空掘进）巷道(图图图图7-102)7-102)；如果通过加强支护或；如果通过加强支护或；如果通过加强支护或；如果通过加强支护或采用其它有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段采用其它有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段

29、采用其它有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段采用其它有效方法，将相邻区段巷道保留下来，供本区段工作面回采时使用的巷道，称为煤体工作面回采时使用的巷道，称为煤体工作面回采时使用的巷道，称为煤体工作面回采时使用的巷道，称为煤体-无煤柱（沿空保留）无煤柱（沿空保留）无煤柱（沿空保留）无煤柱（沿空保留）巷道巷道巷道巷道(图图图图7-102)7-102)。图图7-10 区段巷道布置方式示意图区段巷道布置方式示意图 a煤柱护巷；煤柱护巷；b无煤柱护巷无煤柱护巷（二）区段巷道矿压显现规律（二）区段巷道矿压显现规律 （1）煤体）煤体-煤体巷道服务期间内，围岩的变形将经历煤体巷道服务期间内，围岩的变形将经

30、历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段。由于三个阶段。由于巷道在采面后方已经废弃，巷道仅经历采面前方采动影响，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，一般仅围岩变形量比采动影响阶段全过程小得多，一般仅1/3左左右。右。（2）煤体煤体-煤柱或采空区巷道服务期间，围岩的变形煤柱或采空区巷道服务期间，围岩的变形同样经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶同样经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段。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

31、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-煤柱或无煤柱巷道服务期间，围岩的变形将煤柱或无煤柱巷道服务期间，围岩的变形将经历全部的五个阶段。经历全部的五个阶段。围岩变形量远大于无采动及一侧采围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳定后巷道。动稳定后巷道。（三）厚煤层中下分层区段巷道布置和矿压显现规律（三）厚煤层中下分层区段巷道布置和矿压显现规律 图图图图7-11 7-11 厚煤层中下分层区段厚煤层中下分层区段厚煤层中下分层区段厚煤层中下分层区段巷道布置方式巷道布置方式巷道布置方式巷道布置方式 aa在已稳定的

32、采空区下方在已稳定的采空区下方在已稳定的采空区下方在已稳定的采空区下方 bb在已稳定的采空区下方靠近在已稳定的采空区下方靠近在已稳定的采空区下方靠近在已稳定的采空区下方靠近上分层护巷煤柱上分层护巷煤柱上分层护巷煤柱上分层护巷煤柱cc在护巷煤柱下部在护巷煤柱下部在护巷煤柱下部在护巷煤柱下部 ；注：注：看图中看图中看图中看图中“2 2 2 2”与上分层的位置关系。与上分层的位置关系。与上分层的位置关系。与上分层的位置关系。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（一）（一）（一）（一）底板巷道的位置底板巷道的位

33、置底板巷道的位置底板巷道的位置 据巷道与上部煤层回采空间的相对位置和开采时间关系，据巷道与上部煤层回采空间的相对位置和开采时间关系，据巷道与上部煤层回采空间的相对位置和开采时间关系，据巷道与上部煤层回采空间的相对位置和开采时间关系，巷道位置可归纳以下三种情况：巷道位置可归纳以下三种情况：巷道位置可归纳以下三种情况：巷道位置可归纳以下三种情况：在已稳定的采空区下部。在上部煤层回采空间形成的在已稳定的采空区下部。在上部煤层回采空间形成的在已稳定的采空区下部。在上部煤层回采空间形成的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受采动影响。底板应力降低区内，巷道

34、整个服务期间内不受采动影响。底板应力降低区内，巷道整个服务期间内不受采动影响。底板应力降低区内，巷道整个服务期间内不受采动影响。在保护煤柱下部。经历保护煤柱两侧回采工作面的超在保护煤柱下部。经历保护煤柱两侧回采工作面的超在保护煤柱下部。经历保护煤柱两侧回采工作面的超在保护煤柱下部。经历保护煤柱两侧回采工作面的超前采动。前采动。前采动。前采动。保护煤柱形成后，一直受保护煤柱支承压力的影响。保护煤柱形成后，一直受保护煤柱支承压力的影响。保护煤柱形成后，一直受保护煤柱支承压力的影响。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时，巷当保护煤柱足够宽或者

35、巷道与保护煤柱的间距足够大时，巷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，处于原岩应力场内。道可以避开采动影响，处于原岩应力场内。道可以避开采动影响，处于原岩应力场内。道可以避开采动影响，处于原岩应力场内。在尚未开采的工作面下部及经历跨采后。经历上部采在尚未开采的工作面下部及经历跨采后。经历上部采在尚未开采的工作面下部及经历跨采后。经历上部采在尚未开采的工作面下部及经历跨采后。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。面的跨采影响后，位于已稳定的采空区下部应力降低区内。面的跨采影响后，位于已稳

36、定的采空区下部应力降低区内。面的跨采影响后，位于已稳定的采空区下部应力降低区内。图图7-12 7-12 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（二）（二）（二）（二）底板巷道的矿压显现规律底板巷道的矿压显现规律底板巷道的矿压显现规律底板巷道的矿压显现规律 P207P207 图图7-13 受上部煤层采动影响底板巷道变形受上部煤层采动影响底板巷道变形 a 保护煤柱不够宽条件下保护煤柱不够宽条件下 图图7-13 受上部煤层采动影响底板巷道变形受上部煤层

37、采动影响底板巷道变形 b 采面跨采条件下采面跨采条件下四、四、四、四、上、下山巷道的位置上、下山巷道的位置上、下山巷道的位置上、下山巷道的位置 按巷道与回采空间的相对按巷道与回采空间的相对按巷道与回采空间的相对按巷道与回采空间的相对位置和回采顺序，将上、下山位置和回采顺序，将上、下山位置和回采顺序，将上、下山位置和回采顺序，将上、下山的布置方式归纳为图的布置方式归纳为图的布置方式归纳为图的布置方式归纳为图7-147-14所列所列所列所列举的类型：举的类型：举的类型：举的类型：1.1.位于煤层内用煤柱保护的位于煤层内用煤柱保护的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。上、

38、下山。上、下山。2.2.位于底板岩层内上方保留位于底板岩层内上方保留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。煤柱的上、下山。煤柱的上、下山。3.3.上、下山位于底板岩层内，上、下山位于底板岩层内，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、下山上部煤层工作面跨越上、下山上部煤层工作面跨越上、下山上部煤层工作面跨越上、下山回采，不留护巷煤柱。回采，不留护巷煤柱。回采，不留护巷煤柱。回采，不留护巷煤柱。图图图图7-14 7-14 受采动影响的上、下山布受采动影响的上、下山布受采动影响的上、下山布受采动影响的上、下山布置方式置方式置方式置

39、方式 五、巷道位置参数的选择五、巷道位置参数的选择五、巷道位置参数的选择五、巷道位置参数的选择 巷道位置参数既巷道位置参数既明确了巷道所在的层位及其围岩明确了巷道所在的层位及其围岩明确了巷道所在的层位及其围岩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性质，也决定了巷道受到采动影响的程度性质，也决定了巷道受到采动影响的程度性质，也决定了巷道受到采动影响的程度。围岩性质。围岩性质是影响巷道维护诸因素中最为重要的因素是影响巷道维护诸因素中最为重要的因素。巷道布置。巷道布置类型及参数见示意图类型及参数见示意图7-16。图 7-16 巷道布置类型及布置参数示意图（一）（一）（一）（

40、一）巷道围岩变形与巷道围岩变形与巷道围岩变形与巷道围岩变形与Z Z、X X值的关系值的关系值的关系值的关系 现场实测表明：现场实测表明：在巷道围岩性质、开采深度和上在巷道围岩性质、开采深度和上部煤层采动状况等相同条件下部煤层采动状况等相同条件下，巷道围岩变形量与，巷道围岩变形量与Z值值的关系曲线如图的关系曲线如图7-17所示，巷道围岩变形量所示，巷道围岩变形量u(mm)与与巷道至上部煤层的垂距巷道至上部煤层的垂距Z(m)之间之间呈幂函数呈幂函数关系。关系。图图图图 7-17 7-17 巷道围岩变形与巷道围岩变形与巷道围岩变形与巷道围岩变形与Z Z值的关系曲线值的关系曲线值的关系曲线值的关系曲线

41、 11区段集中巷；区段集中巷；区段集中巷；区段集中巷；22盘区上山盘区上山盘区上山盘区上山 图图7-18 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1两帮移近速度 2顶底移近速度（二）（二）巷道位置参数的选择巷道位置参数的选择 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，底板巷道矿压显现表明，底板中除垂直应力外，底板巷道矿压显现表明，底板中除垂直应力外，底板巷道矿压显现表明，底板中除垂直应力外，剪剪剪剪应力、水平应力应力、水平应力应力、水平

42、应力应力、水平应力也是影响巷道矿压显现的重要因素。也是影响巷道矿压显现的重要因素。也是影响巷道矿压显现的重要因素。也是影响巷道矿压显现的重要因素。依据数值计算、相似模拟试验和现场实测等多方面分依据数值计算、相似模拟试验和现场实测等多方面分依据数值计算、相似模拟试验和现场实测等多方面分依据数值计算、相似模拟试验和现场实测等多方面分析研究，在煤体与采空区交界地区，采动引起的底板析研究，在煤体与采空区交界地区，采动引起的底板析研究，在煤体与采空区交界地区，采动引起的底板析研究，在煤体与采空区交界地区，采动引起的底板岩层应力分为以下区域（图岩层应力分为以下区域（图岩层应力分为以下区域（图岩层应力分为以

43、下区域（图7-207-20）：）：）：）：原岩应力区、应原岩应力区、应原岩应力区、应原岩应力区、应力集中区、剪切滑移区、卸压区、应力恢复区、拉伸力集中区、剪切滑移区、卸压区、应力恢复区、拉伸力集中区、剪切滑移区、卸压区、应力恢复区、拉伸力集中区、剪切滑移区、卸压区、应力恢复区、拉伸破裂区。破裂区。破裂区。破裂区。图7-20 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拉伸破裂区；B、C剪切滑移区2 2巷道稳定性指数巷道稳定性指数巷道稳定性指数巷道稳定性指数 在影响巷道稳定的诸多因素中，最重要的是围岩在影响巷道稳定的诸多因素中，

44、最重要的是围岩在影响巷道稳定的诸多因素中，最重要的是围岩在影响巷道稳定的诸多因素中，最重要的是围岩应力、围岩强度以及二者相互关系。在实际应用中定应力、围岩强度以及二者相互关系。在实际应用中定应力、围岩强度以及二者相互关系。在实际应用中定应力、围岩强度以及二者相互关系。在实际应用中定义，巷道开掘前所处位置的义，巷道开掘前所处位置的义，巷道开掘前所处位置的义，巷道开掘前所处位置的最大主应力与巷道围岩岩最大主应力与巷道围岩岩最大主应力与巷道围岩岩最大主应力与巷道围岩岩石单向抗压强度的石单向抗压强度的石单向抗压强度的石单向抗压强度的比值为巷道稳定性指数。大量观测比值为巷道稳定性指数。大量观测比值为巷道

45、稳定性指数。大量观测比值为巷道稳定性指数。大量观测数据中得出如下表：数据中得出如下表：数据中得出如下表：数据中得出如下表：表表7-4 巷道围岩稳定性指数巷道围岩稳定性指数（三）计算底板巷道位置参数（三）计算底板巷道位置参数 图图图图7-21 7-21 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 表7-5 巷道与跨采煤层间的最小距离/m表表7-6 巷道与上部煤层边缘之间的水平距离巷道与上部煤层边缘之间的水平距离X/m注：表中括号内的数据为相应的巷道稳定性指数。注：表中括号内的数据为相应的巷道稳定性指数。巷道稳定性指数的定义：巷

46、道稳定性指数的定义：在实际应用中，在实际应用中，巷道开掘前所处位置巷道开掘前所处位置的最大主应力与巷道围岩岩石单向抗压强度的比值的最大主应力与巷道围岩岩石单向抗压强度的比值。4 4顶板巷道位置参数顶板巷道位置参数顶板巷道位置参数顶板巷道位置参数 我国煤层赋存条件复杂，在某些情况下，例如我国煤层赋存条件复杂，在某些情况下，例如我国煤层赋存条件复杂，在某些情况下，例如我国煤层赋存条件复杂，在某些情况下，例如靠靠靠靠近煤层的底板岩层为强含水的奥灰岩或者软弱岩层；近煤层的底板岩层为强含水的奥灰岩或者软弱岩层；近煤层的底板岩层为强含水的奥灰岩或者软弱岩层；近煤层的底板岩层为强含水的奥灰岩或者软弱岩层；以

47、及为了减轻或消除上部煤层的煤与瓦斯突出或冲击以及为了减轻或消除上部煤层的煤与瓦斯突出或冲击以及为了减轻或消除上部煤层的煤与瓦斯突出或冲击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地压的危险地压的危险地压的危险，先开采下部作为保护层的煤层时，布置，先开采下部作为保护层的煤层时，布置，先开采下部作为保护层的煤层时，布置，先开采下部作为保护层的煤层时，布置顶板巷道更有利。目前，我国主要用顶板巷道更有利。目前，我国主要用顶板巷道更有利。目前，我国主要用顶板巷道更有利。目前，我国主要用保护煤柱保护顶保护煤柱保护顶保护煤柱保护顶保护煤柱保护顶板巷道板巷道板巷道板巷道 。图图7-22 保护煤柱

48、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 图图7-23 下部煤层（跨采）顶板巷道示意图下部煤层（跨采）顶板巷道示意图 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、实体煤巷道、实体煤巷道 与综采分层工作面相比，综放整层工作面超前支承与综采分层工作面相比，综放整层工作面超前支承与综采分层工作面相比，综放整层工作面超前支承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，应力高峰位置前移；压力分布范围扩大，应力高峰位置前移；压力分布范围扩大，应力高峰位置前移；压力分布范围扩大，应力高峰位置前移；一般情况下综

49、一般情况下综一般情况下综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。放巷道各项矿压显现指标参数均高于综采分层巷道。放巷道各项矿压显现指标参数均高于综采分层巷道。放巷道各项矿压显现指标参数均高于综采分层巷道。2、沿空掘进巷道、沿空掘进巷道 以兖州兴隆庄煤矿为例，综放与综采一分层沿空巷以兖州兴隆庄煤矿为例，综放与综采一分层沿空巷以兖州兴隆庄煤矿为例，综放与综采一分层沿空巷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，道相比较，道相比较，道相比较，超前支承压力明显影响区范围扩大超前支承压力明显影响区范围扩大超前支承压力明显影响区范围扩大超前支承压力明显影响区范围扩大20m20m

50、左右；左右；左右；左右；顶底板平均移近量增加顶底板平均移近量增加顶底板平均移近量增加顶底板平均移近量增加100100400mm400mm，顶底板平均移近，顶底板平均移近，顶底板平均移近，顶底板平均移近速度增加速度增加速度增加速度增加12mm/d12mm/d。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、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压力或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，统称为塌落岩石的重力，统称为围岩压力围岩压力围岩压力围岩压力。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：（1）松动围岩压力）松动