六道江煤矿松软煤巷锚网索支护技术研究.pdf

致 谢 致 谢 本文是在尊敬的导师孔祥义教授的悉心指导和亲切关怀下完成的。 从论文选 题、研究思路、研究方法的确定到论文的研究和写作，都凝聚了导师的大量心 血。两年半的学习和研究期间，导师严谨的作风、广博的知识、敏捷的思维和 谦虚的品格以及始终如一的敬业精神使学生受益匪浅，令人肃然起敬，而且必 将对学生今后的做人、做事产生深远的影响。值此论文完成之际，谨向导师孔 祥义教授致以深深的敬意和衷心的感谢 读研期间， 研究生院和采矿工程系的有关领导和老师给予了本人无微不至的 关怀和指导，在此向他们表示衷心的感谢 读研期间，师兄弟们给予了本人多方面的关心和帮助，在此向他们表示衷心 的感谢 感谢家人对自己研究生学习所给予的理解、支持和默默奉献 最后，感谢各位专家、教授在百忙中评审论文，由于水平有限，论文中难免 有不当和不足之处，诚挚的恳请各位专家、教授给予批评指正。 - I - 摘 要 摘 要 锚杆支护技术的迅速发展，推动了巷道支护的改革，成为了巷道支护的主流， 使原有的被动支护向主动支护转变。随着对锚杆支护技术理论及支护设计的不断认 识和创新，原有支护困难的巷道得到了很好的改善，尤其是松软煤巷，由于其岩性 的特殊性，原有的传统支护方式难以适应围岩的变形等因素，巷道破坏严重，锚杆 技术的发展，从根本上改善了巷道的支护状况，保证了安全生产。 煤巷锚杆支护以其施工方便、劳动强度低及节约资源等众多优势，使之成为越 来越重要的支护方法，成为了当今煤矿巷道支护的首选方式。经过科技工作者的大 量研究，我国锚杆支护理论及设计方法逐步成熟，已从单纯的学术研究转变为为社 会服务，为企业服务。 论文以松软煤巷为基础，阐述了锚杆支护机理及设计方法，并通过对六道江煤 矿松软煤巷破坏原因的具体分析，设计出了“锚网索梯”的复合支护方式，并 在理论上和实验、实践基础上得到了检验。从已实施的巷道情况检测结果看，此松 软煤巷得到了有效的控制，设计在经济上是合理的，技术上是可行的。 关键词关键词煤巷；锚杆；锚索 ；支护理论 - II - Abstract Abstract The rapid development of the bolt support has promoted the re of the tunnel protected, that become mainstream in protecting tunnel. It has made the original passive supports into the initiative support. Along with the understanding and innovation to the bolt support theory and design way, the original supports and protections difficult tunnel have improved, especially the soft rock tunnel and coal tunnel. Because of its particularity condition, causes the original supports way hard to adapt the distortion of the roadway, the tunnel destroys seriously. The bolt technology development, fundamentally improved the tunnel supports and protections condition, and which guaranteed the safety production. The bolt becomes more and more important in coal tunnel by its less convenient、 less labor intensity and less resources and so on. It has become the first choice in tunnel support. After scientific and technical workers massive research, our country bolt supports and protections theory and the design are gradually mature, it transed from the pure scholarly research into the social service and serving for the enterprise. This article take the coal lane as a foundation, discuss the bolt support mechanism and the design . Through to the analysis of its destruction, I designed the” bolt cable net ladder” new support way. This new support way has been proved in theory and practice. From the practiced tunnel, we can see that the tunnel has been effective controlled. From the long-term benefits, this design is economy and feasible. Key Wordscoal tunnel; bolt; cable; support theory. - III - 目 录 目 录 摘 要 ........................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................ II 1 绪论 ............................................................................................................ 1 1.1 论文研究的意义 ................................................................................ 1 1.2 国内外研究现状 ................................................................................ 2 1.2.1 在巷道支护理论研究方面 ............................................................ 2 1.2.2 在锚杆应用、锚杆支护理论研究方面 ......................................... 3 1.3 论文研究的主要内容和方法 .............................................................. 4 2 松软煤巷锚杆支护主要理论 ....................................................................... 6 2.1 悬吊理论 ............................................................................................ 6 2.2 组合梁理论 ........................................................................................ 6 2.3 组合拱理论 ........................................................................................ 7 2.4 巷道锚杆支护围岩强度强化理论 ...................................................... 8 2.5 巷道围岩松动圈支护理论 ................................................................. 9 2.5.1 围岩松动圈理论 ........................................................................... 9 2.5.2 巷道围岩松动圈的概念 ................................................................ 9 2.5.3 巷道围岩松动圈的性质 .............................................................. 10 2.5.4 巷道围岩松动圈的分类 .............................................................. 12 2.6 锚杆支护构件作用综述 ................................................................... 15 2.6.1 锚杆的支护作用 ......................................................................... 15 2.6.2 锚索的支护作用 ......................................................................... 16 2.6.3 金属网的支护作用 ..................................................................... 16 2.6.4 钢筋梯的支护作用 ..................................................................... 17 2.6.5 影响锚杆支护质量的因素分析 ................................................... 17 3 松软煤巷支护原理与设计方法 ................................................................. 20 3.1 松软煤巷支护原理 ........................................................................... 20 - IV - 3.2 松软煤巷支护原则 ........................................................................... 21 3.3 松软煤巷锚杆支护设计方法 ............................................................ 22 3.3.1 工程类比法 ................................................................................. 23 3.3.2 实测法 ........................................................................................ 24 3.3.3 计算机智能设计系统 .................................................................. 24 3.3.4 理论计算法 ................................................................................. 25 4 六道江煤矿松软煤巷锚杆支护设计实例 .................................................. 30 4.1 工程概况 .......................................................................................... 30 4.2 煤岩物理力学性质指标的测定 ........................................................ 30 4.3 巷道围岩松动圈的测定 ................................................................... 32 4.3.1 围岩松动圈的测定工作原理及方式 ........................................... 32 4.3.2 声波波速与岩体物理性质关系 ................................................... 33 4.3.3 巷道围岩松动圈测试方法及结果分析 ....................................... 33 4.4 采区工作面区段巷道锚杆支护设计 ................................................ 33 4.4.1 锚杆参数的确定 ......................................................................... 33 4.4.2 锚索参数的确定 ......................................................................... 34 4.4.3 钢筋梯及网的确定 ..................................................................... 34 4.4.4 锚杆（索）锚固方式的确定及锚固剂的选择 ............................ 35 4.4.5 六道江矿松软煤巷锚网索支护设计 ........................................... 36 4.4.6 技术要求 .................................................................................... 36 4.5 区段巷道支护设计数值模拟 ............................................................ 37 4.5.1 FLAC 应用程序简介 .................................................................. 37 4.5.2 FLAC 基本原理 .......................................................................... 38 4.5.3 锚杆支护围岩变形数值模拟结果分析 ....................................... 39 4.6 巷道矿压观测 .................................................................................. 40 4.6.1 矿压观测的目的和意义 .............................................................. 40 4.6.2 矿压观测的主要内容 .................................................................. 41 4.6.3 观测断面的布置及观测基点的安设 ........................................... 41 - V - 4.6.4 矿压观测结果 ............................................................................. 42 5 结 论 .................................................................................................... 47 参 考 文 献 ................................................................................................... 48 作 者 简 历 ................................................................................................... 50 学位论文原创性声明 ...................................................................................... 51 1 1 绪论 1 绪论 1.1 论文研究的意义 1.1 论文研究的意义 能源是国民经济与社会活动赖以生存和发展的物质基础，而中国的能源结构主要是以 煤碳为主。目前，我国的原煤产量为 12.4 亿吨/年，位于世界首位。几十年来大规模的开 采，浅部资源走向枯竭，煤炭开采逐步向深部延深。随着开采深度的增加，采矿工程面临 的问题更加复杂，由此产生的工程灾害事故也更加严重。例如巷道维护困难、矿压显现强 烈、岩爆即冲击地位压危险加大等。因此，必须探索合理有效的巷道支护形式与方法，确 定经济合理的支护参数以及使用高效的施工工艺，以保障深部矿井开采安全，这对于我国 国民经济的发展意义重大。 原有的支护方式主要为棚式支护，由于种种原因，棚式支护不可能紧贴围岩，只有当 围岩破碎、离层后才能发挥棚子的支撑作用，这就是所谓的被动支护。而锚杆支护则是与 棚式支护完全不同的一种崭新的支护方式，它利用锚固剂、锚杆、托板、锚索及各种构件、 喷层，给围岩一定的支护强度，与围岩共同组成一个支护体系，承受各种围岩应力和采动 应力以达到支护目的，即所谓的主动支护。与传统的棚式支护相比其优越性主要表现在以 下几个方面 [1][2] （1）变被动为主动，改善了围岩受力状态； （2）减小工人的劳动强度，为矿井高产高效创造了条件； （3）减少了材料运输量，减轻了辅助运输的压力，有利于提高掘进工效； （4）大幅提高巷道掘进速度和生产效率； （5）大幅度节约支护材料，降低支护成本，有利于节约自然资源，改善生态环境； （6）提高了巷道断面的利用率。 （7）建和了综采工作面上、下顺槽的超前支护，提高综采工作面推进速度，提高了 工作面单产； （8）锚杆支护巷道维护量更少，服务年限相较传统支护方式更长，为优化矿井开拓 布置、合理集中生产创造了条件； （9）能可靠的支护综采大断面开切眼，为综采工作面设备快速安装工作创造了条件。 由于煤巷锚杆支护的众多优势，现已成为巷道支护的主要形式。我国通过研究、探索 和推广煤巷、半煤巷为主的采准巷道锚杆支护，使我国采准巷道锚杆支护呈现迅猛发展的 2 势头。目前，我国科研工作者已形成了各自的支护理论和设计方法，可以进行各类围岩的 煤巷锚杆的支护设计和软岩巷道的支护设计。 六道江煤矿自然条件复杂，煤质松软破碎（由实测 f 值只有 0.2），煤层顶底板松软， 巷道支护困难，返修率较高，支护方式主要为木棚支护。随着开采深度的增加，巷道破坏 严重，支护越来越困难，该区掘进的 5 煤层-50～-125（沿煤层）区段巷，自掘进之日到 现在己返修 6 次，严重影响了正常生产，故需要一种更有效的支护方式来保证生产的正常 进行。锚杆作为现在一种有效可行的支护手段，其支护效果得到了认可，所以通过对该矿 的整体考察研究，设计出“锚杆锚索网钢筋梯”支护方式，通过理论和计算机模拟验 证，现场观察修正，证明这种支护是可行有效的。六道江煤矿锚杆支护研究的成功，不仅 减轻了工人的劳动强度，也保证了安全生产，这是论文的重要意义所在。 1.2 国内外研究现状 1.2 国内外研究现状 1.2.1 在巷道支护理论研究方面 1.2.1 在巷道支护理论研究方面 自从 19 世纪末期英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡起，锚杆支护方法 逐渐被广泛应用于水利、交通、矿山等岩土工程领域。此后，锚杆支护技术得以改进和提 高，锚杆支护理论也不断得到完善和发展。该阶段的典型理论主要是海姆（A.Haim）、朗 金（W．J．M．Rankine）和金尼克（A．H．HHHK等人的古典压力理论。20 世纪 50 年代以 来，芬纳（R.Fenner）和卡斯特纳（H.Kasterner）等人开创了用弹性理性和塑性力学来 解决巷道的支护问题的先河。 。 20 世纪 60 年代， 奥地利学者拉布谢维茨 （L.V.Rabcewicz） 教授总结前人在隧道方面大量实践经验后提出了新型的隧道施工法，即新奥地利隧道施工 法（New Austrian Tunneling ，简称新奥法）。新奥法不是单纯的施工方法，也 不是单纯的设计方法，而是充分利用和调动围岩强度与自身承载能力，按围岩与支护共同 作用原理制定的一套完整的地下工程设计、施工、支护、监测的新概念。按新奥法制定的 施工方法和支护措施，能有效地适应和控制地下工程围岩的变形，可有效地防止围岩的松 动和冒落，提高工程质量，取得较好的技术经济效益。因此，自新奥法问世以来，在国际 上受到高度重视，在地下工程设计与施工中得到了广泛的应用。与此同时，日本学者山地 宏志和樱井春辅在1979年提出了围岩支护的应变控制理论。20 世纪 70 年代，萨拉蒙 （M.D.Salamon）等人又提出了能量支护理论，该理论以能量守恒定律和能量相互转化为 理论基础，认为锚杆和岩体锚紧在一起，锚杆和围岩互相作用，共同工作，锚杆吸收一部 3 分围岩的能量，又释放锚杆吸收不完的能量，总能量不变，故有锚杆和围岩的能量自动补 偿作用 [3][4]。 我国软岩巷道支护系统的研究工作始于 1958 年，至今已经有近 60 年的历史。在这段 时间中，我国软岩巷道支护理论从无到有，从微小到壮大，逐渐形成了我们自己的理论体 系。学界和实践界相继提出了岩性转化理论、轴变论理论、联合支护理论、锚喷-弧板支 护理论、松动圈理论、主次承载区支护理论、应力控制理论、软岩工程力学支护理论等多 个学派，我国松软煤巷研究向纵深层次发展 [6][8]。 1.2.2 在锚杆应用、锚杆支护理论研究方面 1.2.2 在锚杆应用、锚杆支护理论研究方面 锚杆支护技术最早在英国和德国应用。自 1872 年英国北威尔士露天页岩矿首先应用 锚杆加固边坡及 1912 年德国谢列兹矿最先在井下巷道采用锚杆支护技术以来，已有 100 多年历史。20 世纪 40 年代，美国、英国和苏联在井下进行了系统研究和试验；50 年代以 后在煤矿、金属矿山、水利、铁路和公路、土木工程、地下工程中得到广泛应用。美国是 世界上产煤大国之一，依据其得天独厚的地质条件，在锚杆支护技术方面一直处于世界领 先水平。澳大利亚锚杆支护技术比较先进和成熟，主要推广全长树脂锚固锚杆，占锚杆使 用量的 98。锚杆的作用在岩石力学有关文献中已有详细论述，通常认为，锚杆具有悬吊 作用、减跨作用、组合作用、加固作甩、改善围岩周边应力状态作用等。关于锚杆支护参 数的选择上，国外一些学者采用解析法和数值法进行估算，他们在锚喷支护设计中已取得 了一批有用成果，并逐渐成为锚喷加固设计的重要组成部分。 我国煤矿于 1956 年开始在岩巷中使用以“三小”为代表锚杆支护，20 世纪 60 年代开 始进入采区，至今已有 50 多年的历史，近十几年锚杆支护得到迅速发展。回顾我国煤巷 锚杆支护技术的发展历程，大体可分为三个阶段20 世纪 60 年代中期至 80 年代初期的起 步阶段；20 世纪 80 年代中期至 90 年代中期，国家“七五”和“八五”科技攻关项目将锚 杆支护定为软岩支护攻关课题之一，锚杆支护技术有了新发展，出现了锚网和锚梁网的组 合锚杆支护技术；1995 年，煤炭部又将煤巷锚杆支护技术列入煤炭工业“九五”重点科技 攻关项目，我国煤巷锚杆支护技术水平有了较大的提高，取得了具有先进性及实用性的国 际水平的成果，大幅提升了我国煤巷锚杆支护技术的水平 [5]。在借鉴国外经验加快我国煤 巷锚杆支护技术发展的过程中，学界总结出了“地应力学评估→初始支护设计→现场监测 →信息反馈及设计的修正完善”的动态设计方法，采用有限元、边界元、数值模拟和现场 监测反馈信息相结合的方法，利用计算机进行辅助设计，使锚杆支护参数设计得到了合理 化。同时，根据围岩岩性和巷道所处位置、构造状况及垂直应力大小，分析围岩潜在的破 4 坏失稳模式，对煤层顶底板松软遇水膨胀的岩体，改用高强度的锚梁网、锚喷网、锚杆桁 架及锚杆网加锚索或锚杆加工字钢联合支护；对破碎顶板及松软煤体，使用全长锚固的大 杆径、高强度组合锚杆支护体系及使用高强度的螺纹钢杆体，并配合不同的树脂锚固剂， 实现了围岩全长加固和加强锚固 [6]，使支护起到了良好的效果。 1.3 论文研究的主要内容和方法 1.3 论文研究的主要内容和方法 论文以六道江煤矿-50～-125（沿煤层）区段巷为研究对象，通过对六道江煤矿巷道 实际情况进行具体分析，运用理论分析计算、实验室试验、数值模拟、现场试验巷道等手 段，设计出合理的巷道支护方案，降低了巷道支护成本，保证了生产正常进行。论文的技 术路线如图 1.1 所示。 图 1.1 论文技术路线图 Fig.1.1 Technology line map of paper 主要研究思路是 5 （1）现场调研，收集资料。 （2）测定煤及煤层顶底板岩石物理力学性质指标，测定松动圈，对围岩进行分类， 为方案设计和验算支护提供了保证。 （3）提出“锚网索梯”的复合支护方式的设计方案，选取支护参数。 （4）提出设计方案并选择合理的设计方法对支护参数进行选取。 （5）对设计方案进行理论验算和数值模拟，验证设计方案的可行性。 （6）对设计方案进行实践验证，选择合适的巷道作为试验巷道，并进行矿压观测， 观测内容有锚杆（索）锚固力、巷道表面位移及顶板离层。 （7）分析现场所得数据，对支护方式进行进一步优化，找出最合理的支护参数。 6 2 松软煤巷锚杆支护主要理论 2 松软煤巷锚杆支护主要理论 锚杆支护作为一种插入围岩内的巷道支护方式，不仅能给围岩表面施加托锚力，起到 支护作用；还能给锚固岩体施加约束围岩变形的锚固力，使被锚固岩体强度得到提高，起 到加固围岩的作用。当前，锚杆支护已经被认为是非常有效和经济的支护方式，广泛应用 在采矿、隧道、公路、铁路、大坝基础等方面。正确认识锚杆的作用机理，选择合适的支 护理论和方法是巷道设计的首要问题，是最大限度的发挥锚杆主动支护能力的重要前提。 2.1 悬吊理论 2.1 悬吊理论 悬吊理论是最早的锚杆支护理论，该理论由路易斯阿帕内科（Louis.A.Panek）等 在 1952 年提出。该理论认为在层状岩体中开挖的巷道，顶板岩层的滑移和分离可能导 致顶板的破碎直至冒落。在节理裂隙发育的岩体中开挖巷道，松脱岩块的冒落可能造成对 生产的主要威胁。在软弱岩层中开挖的巷道，围岩破碎带内不稳定岩块在自重作用下也可 能发生冒落。如果锚杆加固系统能够提供足够支护力将松脱顶板或危岩悬吊在稳定岩层 中，就能减小和限制地下工程顶板的下沉和离层，或防止不稳定危岩的冒落，这就是锚杆 的悬吊作用，如图 2.1 所示 [5]。 图 2.1 巷道锚杆悬吊作用 Fig. 2.1 roadway bolt suspension action 2.2 组合梁理论 2.2 组合梁理论 组合梁作用理论由德国学者 Jacobio 等在 1952 年提出。该理论认为对于水平层状 地层中的地下工程锚杆加固设计，如果顶板岩层中有比较稳固的岩体可供作为支撑点，应 尽量发挥锚杆的悬吊作用；如果在顶板相当距离内不存在稳定岩层，那么悬吊作用将仅处 于次要地位，锚杆的加固作用可以根据组合梁理论进行分析。此时，端部锚固式锚杆的夹 7 紧力将增大各岩层间磨擦力，并避免各岩层间的离层现象，从而避免沿岩层面的滑动与分 离。当然，锚杆杆体对于增大层面抗剪滑动能力也起到有利作用。对于全长锚固式锚杆， 由于粘结剂或管壁摩擦力阻止了顶板岩层离层，而粘结剂与锚杆杆体增大了沿层间抗剪剐 度，阻止了岩层水平错动，从而，防止了顶板岩层的离层和剪切滑动 [4][5]，如图 2.2 所示。 图 2.2 板梁组合前后的挠曲应力对比 Fig. 2.2 plate beam combination of bending stress and contrast 组合粱理论很好地解释了层状岩体锚杆的支护作用，但难以用于锚杆支护设计。根据 组合梁作用原理，组合梁是保持岩体稳定的支护体，但组合梁的承载能力难以计算，组合 梁形成和承载过程中，锚杆的作用难以确定。 2.3 组合拱理论 2.3 组合拱理论 组合拱理论（压缩拱理论）是由兰氏（T.A.Lang）和彭德（Pende）通过光弹试验提 出来的。物理模拟与光弹性试验表明，既使在碎石中安装预应力锚杆，也可以形成一个承 载结构。只要锚杆间距足够小，就能在岩体中产生一个均匀压缩带，它们承受破裂区上部 破碎岩石的径向荷载（图 2.3），称之为锚杆组合拱原理。 图 2.3 锚杆加固拱原理 Fig. 2.3 anchor reinforcement arch principle 8 董方庭教授在研究锚杆支护理论时，进行了一系列试验，发现锚固体具有“双峰”性 质的应力-应变曲线。他用九块水泥砂浆试块模拟在无和有锚杆、金属网约束的岩体中进 行试验，获得其应力-应变曲线如图 2.4 所示。应力达到的首个峰值强度（普通岩石具有 的特性）后，有锚杆锚固的试块能够继续承载并出现第二个峰值，而无锚杆锚固的岩块发 生彻底碎裂破。可见，锚杆显著增加了岩石屈服后的强度，使岩石的破坏变得比较平缓 [11]。 有锚杆 有锚杆 无锚杆 无锚杆 应变 应力 图 2.4 锚固体的应力-应变曲线 Fig. 2.4 anchor solid stress-strain curve 组合拱理论充分考虑了锚杆支护的整体作用，在软岩巷道中得到较广泛的应用。在承 压拱内岩石径向及切向均受压，处于三向压应力状态，其围岩强度得到提高，支撑能力相 应加大。但缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步探讨，与实际情况有一定差距，在分 析过程中没深入探索围岩支护的相互作用 [6][7]。 2.4 巷道锚杆支护围岩强度强化理论 2.4 巷道锚杆支护围岩强度强化理论 锚杆支护围岩强度强化理论是由中国矿业大学压力研究所在分析已有成果的基础上 研究提出的。该理论所提出的观点实际上在锚固设计和理论分析中均有所反映，但均把此 作用作为参数的储备加以考虑。围岩强度强化理论的提出，首次强调了锚杆的锚固作用在 于提高了锚固岩体的强度，但如何定量评价锚杆参数与提高围岩强度的关系有待于进一步 研究。该理论的要点是 （1）岩体经锚杆锚固后，其峰值强度和残余强度均得到提高。 （2）随着巷道锚杆布置密度的增加，锚杆锚固区域内岩体的强度强化系数逐渐增大。 （3）当巷道锚杆布置密度一定时，巷道锚杆对岩体残余强度的强化程度大于对岩体 的峰值强度的强化程度。 9 （4）巷道锚杆可有效改善原岩体的力学参数（E、C、φ），随着锚杆布置密度的增 加，锚固体峰值前的强度指标较峰值后的强度指标均有不同程度的提高。 （5）利用锚杆支护，可以提高锚固区域岩体的强度，可以有效地减小巷道围岩塑性 区、破碎区半径及巷道表面位移，保持巷道围岩稳定 [7]。 2.5 巷道围岩松动圈支护理论 2.5 巷道围岩松动圈支护理论 2.5.1 围岩松动圈理论 2.5.1 围岩松动圈理论 “巷道围岩松动圈”是由中国矿业大学董方庭教授，通过数十年井巷工程教学与现场 工程实践，潜心研究巷道围岩与支护受力破坏的各种现象，特别是对软岩巷道支护的科学 探索，在 20 世纪 70 年代末首先在我国提出的。在以后的十多年间，通过大量的科学实验 和生产实践，不断的加以完善，建立了从围岩分类、支护理论、支护设计与施工的一整套 巷道支护理论体系 [11]。这一理论，几乎不作任何假说，运用现场实测和模拟实验手段，直 感性强，易于掌握。在诸多的支护理论中，围岩松动圈支护理论简单、直观、易学、好用， 尤其在解决软岩巷道支护难题方面更有其独到之处，用它来进行支护设计与施工，可带来 巨大的经济效益。 2.5.2 巷道围岩松动圈的概念 2.5.2 巷道围岩松动圈的概念 在巷道开挖前，岩体处于三向应力平衡状态，巷道开挖后，破坏了围岩原有的三向应 力平衡状态，使应力重新分布，一是切向应力增加，并产生应力集中；二是径向应力降低， 巷道周边处应力达到零；三是围岩受力状态由三向变成近似二向，岩石强度下降许多，如 果集中应力值小于下降后的岩石强度，围岩将处于弹塑性稳定状态，围岩可自稳，不存在 巷道支护问题。相反地，如果集中应力值大于下降后岩石强度，围岩将发生破裂，这种破 裂将从周边开始逐渐向深部扩展，直至达到另一新的三向应力平衡状态为止，此时围岩中 出现一个破裂带，形成巷道围岩松动圈，如图 2.5 所示。从图中可以看出，巷道围岩表面 的变形与深部的变形是不一致的，巷道围岩变形都从表面向深部逐渐降低，松动区之外依 次为塑性变形区、弹性变形区和原岩应力区。 10 图 2.5 巷道围岩区域分布 1-巷道;2-松动区;3-塑性变形区;4-弹性变形区;5-原岩应力区 Fig. 2.5 surrounding rock regional distribution