深部采动巷道顶板稳定性分析与控制.pdf

第 40 卷第 10 期煤炭学报Vol40No10 2015 年10 月 JOUNAL OF CHINA COAL SOCIETYOct2015 马念杰， 赵希栋， 赵志强， 等深部采动巷道顶板稳定性分析与控制 J 煤炭学报， 2015， 40 10 22872295doi 1013225/jcnki jccs20156011 Ma Nianjie， Zhao Xidong， Zhao Zhiqiang， et alStability analysis and control technology of mine roadway roof in deep mining J Journal of China Coal Society， 2015， 40 10 22872295doi 1013225/jcnkijccs20156011 深部采动巷道顶板稳定性分析与控制 马念杰， 赵希栋， 赵志强， 李季， 郭晓菲 中国矿业大学 北京资源与安全工程学院， 北京100083 摘要 深部采动巷道冒顶事故是当前煤炭资源开采中面临的重大难题。基于深部采动巷道围岩 应力环境， 分析了双向非等压条件下巷道围岩塑性区形成的力学机制及其形态特征， 并对顶板稳定 性影响因素进行了探讨。结果表明 深部采动巷道围岩双向压力比值 01 较小时， 围岩 塑性区形态不再是圆形和类椭圆形， 而呈现出蝶形分布的特征， 当碟叶位于巷道顶板上方时， 容易 发生冒顶; 采动应力方向决定围岩最大破坏深度的位置， 并控制潜在冒落区的范围， 当围岩最大 破坏深度与潜在冒落高度相同时， 顶板稳定性最差。要保持顶板围岩稳定， 支护体必须要有足够的 长度和延伸性能， 据此， 提出了可接长锚杆支护技术， 现场试验结果表明， 可接长锚杆较好地适应了 顶板围岩的剧烈下沉， 取得了良好的支护效果。 关键词 深部; 采动巷道; 塑性区; 可接长锚杆 中图分类号 TD353文献标志码 A 文章编号 02539993 2015 10228709 收稿日期 20140801责任编辑 常 琛 基金项目 国家自然科学基金资助项目 51234005， 51434006 ; 中国矿业大学 北京 博士研究生拔尖创新人才培育基金资助项目 800015Z684 作者简介 马念杰 1959 ， 男， 辽宁开原人， 教授， 博士生导师。Email njma5959 126com Stability analysis and control technology of mine roadway roof in deep mining MA Nian- jie， ZHAO Xi- dong， ZHAO Zhi- qiang， LI Ji， GUO Xiao- fei School of Safety and esource Engineering， China University of Mining and Technology Beijing ， Beijing100083， China Abstract oof caving accidents of mine roadway in deep mining is a major problem faced with the exploitation of coal resourcesBased on the stress environment of the mine roadway surrounding rock in deepmining， the ative mechan- ics and morphological characteristics of the plastic zone of surrounding rock on bidirectional non- constant pressure were analyzed， and the factors affecting the stability of the mine roadway roof in deep mining were discussedThe re- sults indicate that When the two- way pressure ratio 01of the surrounding rock of mine roadway is less， the morphology of the plastic zone of roadway surrounding rock is no longer circular or ovaland shows the characteris- tics of butterfly distribution; when the butterfly leaf is above the roadway roof， the roof caving is easy to occur; The location of the maximum damage depth is determined by the direction of mining- induced stress， which also determines the height and the range of potential caving zone; when the maximum damage depth of the surrounding rock is equal to the potential caving height， the roof is most unstableTo ensure the roof stability， the support must have enough length and extension perance， accordingly， the long- extension bolt support technology is put forward; the field tests indi- cate thatthe long- extension bolt adapts to the intense subsidence of roof surrounding rock， and better supporting re- sults are obtained Key words deep; mining roadway; plastic zone; long- extension bolt 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加 大， 浅部煤炭资源日益减少甚至枯竭， 为实现煤炭工 业的可持续发展， 深部开采已成为煤炭工业必须解决 的重大课题。 受深部岩体赋存状态、 应力环境和工程条件影 响， 绝大多数巷道围岩出现了大变形破坏特征13 ， 而对于受采动影响的巷道， 其围岩稳定性控制所面临 的问题则愈加突出 46 。大量研究成果712 表明， 巷 道围岩变形破坏是围岩塑性区形成与发展的结果， 塑 性区的形态、 范围决定了巷道破坏的模式和程度。传 统理论认为巷道围岩塑性区主要有圆形、 椭圆形、 自 然冒落拱形及不规则块体破坏等几种形态， 这些理论 主要适用于双向等压、 松散岩体、 浅部层状岩体等条 件。而深部巷道围岩环境复杂多变， 尤其是回采巷 道， 煤层开采在采动空间围岩中引起的“加载” 与“卸 荷” 效应， 使巷道周边围岩形成双向不等压应力 场 11 ， 已有成果13 证明这种双向不等压应力场条件 下的巷道围岩塑性区为 “蝶形” 或 “不规则蝶形” 。文 献 14 通过数值模拟分析提出回采巷道围岩塑性区 呈 “* ” 型分布， 初步探讨了特定条件下塑性区的不 规则形态; 文献 15将塑性区的理论计算扩展到非 双向等压条件， 获得了孔洞周围的“蝶形塑性区” 理 论公式， 认为高偏应力环境下巷道围岩会产生蝶形塑 性区; 文献 16 在“蝶形塑性区” 理论计算公式中引 入了偏应力分量， 并深入分析了“蝶形塑性区” 的分 布特征和规律。 本文基于深部采动巷道的应力环境， 从理论上研 究了双向非等压条件下巷道围岩塑性区形成的力学 机制与形态特征， 并对顶板稳定性的影响因素进行了 探讨， 同时， 为满足巷道围岩破坏范围与变形量大的 控制需求， 提出了可接长锚杆支护技术， 并进行现场 试验。 1深部采动巷道围岩应力环境与顶板变形破 坏特征 通过查阅大量文献 11， 1726 ， 并结合我国多个深 井矿区的现场调研与实测结果， 将深部采动巷道围岩 应力环境与顶板变形破坏特征主要归结为以下几个 方面。 1. 1围岩应力环境 1 巷道围岩所处区域为双向非等压应力场， 一 般垂直应力大于水平应力。深部煤层开采破坏了原 岩应力场的平衡， 使采空区四周形成支承压力带， 应 力增高系数一般为 25， 同时， 由于采空区对其周围 水平方向的应力解除， 使得位于其影响范围内的回采 巷道围岩双向压力比值急剧增大。 2 围岩应力高于煤岩体的单向抗压强度。特 别是对于深部开采， 仅岩体自重引起的垂直原岩应力 通常就超过煤岩体的单向抗压强度。例如， 巷道埋深 800 m， 岩层平均容重取 25 kN/m3， 仅自重应力就高 达 20 MPa， 受采动影响后还会出现应力集中， 使沿巷 道径向的浅部围岩均处于峰后阶段。 3 围岩最大应力不再为竖直方向， 有时与竖直 方向成 45夹角。煤层开采后， 采空区周边围岩应力 重新分布， 致使最大应力方向发生转动， 而位于采空 区两侧的回采巷道会受到上覆岩层传递的倾斜方向 作用力， 如图 1 所示。 图 1深部采动巷道围岩应力环境 Fig. 1Stress environment of mining roadway surrounding rock in depth 1. 2顶板变形破坏特征 1 顶板下沉量大。深部巷道围岩在高地应力 作用下破坏严重， 受采动影响后破坏范围会进一步扩 展， 围岩因破坏范围大而产生强烈变形， 继而造成巷 道顶板剧烈下沉。 2 顶板变形具有不均匀性。深部采动巷道在 复杂的应力和岩体环境下， 其围岩破坏区域多为不规 则形态， 围岩破坏深度不同， 产生的变形量也不同， 顶 板围岩因破坏范围大小不一， 进而表现出不均匀变 形 图 2 ， 甚至出现台阶下沉的现象。 图 2深部采动巷道变形破坏实照 Fig. 2Photo of the deation and failure of mining roadway in depth 3 大量锚杆、 索失效破坏， 易发生冒顶。大范 围的破坏围岩在产生强烈变形的同时也伴随有巨大 的膨胀压力， 普通锚杆因长度小于破坏围岩的范围， 而不能锚固到稳定岩层， 普通锚索因无法抗拒和适应 8822 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期马念杰等 深部采动巷道顶板稳定性分析与控制 围岩的变形而失效破坏， 主要有 锚固部位黏结失 效被拉出; 钢绞线被逐根击破而断裂; 锚索尾 部局部顶板应力过于集中造成碎裂漏顶; 锚具被 巨大的变形压力挤压退锚等。当一定范围内的破碎 围岩超出锚杆、 索的承载极限时， 巷道便会发生冒顶。 图 3 为现场破断的锚索。 图 3破断的锚索 Fig. 3Fractured cable 巷道围岩变形破坏实质上是由围岩塑性区的形 成和发展引起的， 塑性区范围决定了围岩的破坏程 度。因此， 基于深部采动巷道围岩应力环境， 深入研 究双向非等压条件下巷道围岩塑性区分布， 揭示深部 采动巷道顶板变形破坏的本质， 以寻求科学合理的支 护对策， 才能有效控制顶板围岩的稳定。 2双向非等压条件下巷道围岩塑性区分布的 理论分析 2. 1基础理论 关于圆形孔围岩塑性区的分析， 国内外学者一直 沿用修正的芬纳公式 Fenner， 1938 年 或卡斯特奈公 式 Kastner， 1951 年 ， 后来一些学者又对这些公式进 行了修正 2728 ， 使得围岩塑性区理论可推广应用于具 有软化、 剪胀等特性的围岩中。这些成果适用于双向 等压的应力场条件， 获得的塑性区边界都为圆形。 依据深部采动巷道围岩应力环境， 运用弹性力学 理论 29 ， 得出双向非等压条件下圆形巷道围岩某一 点的应力状态为 r P 2 1 1 a2 r2 1 1 4 a2 r2 3 a4 r4 cos 2 P 2 1 1 a2 r2 1 1 3 a4 r4 cos 2 r P 2 1 1 2 a2 r2 3 a4 r4 sin 2 1 式中， ， r ， r 分别为围岩中任意点的径向应力、 环 向应力和剪应力， MPa; r， 为任一点的极坐标; a 为 巷道半径， m; P 为最大围压， MPa; 为最大围压与竖 直方向的夹角 顺时针为正值 ; 为最小与最大围 压的比值。 采用目前应用最广泛的摩尔库伦准则为岩石 在某种应力状态下的破坏判据， 如图 4 a 所示， 可以 得出巷道围岩中满足式 2 的应力区域， 如图 4 b 所示 P 20 MPa， 0. 4， a 2 m， C 2. 7 MPa， 24， 0 ， 该区域即为双向非等压条件下巷道围岩 塑性区的分布范围。 C tan 0 2 式中， 为切应力， MPa; C 为黏聚力， MPa; 为正应 力， MPa; 为内摩擦角， 。 将摩尔库伦准则由极坐标下的应力形式来表 示， 其表达式为 r 2 2 2 r r 2 2 sin2 r sin cos C C2cos2 0 3 令塑性区边界为 0， 联立式 1 和 3 ， 即可得 出双向非等压条件下巷道围岩塑性边界 0关于 的 隐性方程 9 1 2 a 0 8 12 1 2 6 1 2 cos 2 a 0 6 2 1 2 cos22 5 2sin2 sin22 1 2 4 1 2 cos 2 a 0 4 4 1 2cos 4 2 1 2 cos 2 1 2sin2 4 P 1 cos 2 sin 2C a 0 2 1 2 sin2 1 2C P cos sin 2 0 4 式中， C， 分别为围岩黏聚力和内摩擦角; 0为径向 塑性区边界。 2. 2巷道围岩塑性破坏的形态特征 由巷道围岩塑性边界方程式 4 ， 通过编制可视 化软件绘制围岩塑性区形态图。围岩参数相同时， 不 同应力条件下圆形巷道围岩塑性区形态的计算结果 如图 4 所示， 理论计算结果与数值模拟计算结果基本 吻合。根据计算结果， 其特征为 1 均质围岩双向等压条件下， 巷道围岩塑性区 形态为圆形， 如图 5 a 所示; 双向压力比值差别不大 9822 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 图 4根据岩石强度曲线判断巷道围岩塑性区分布 Fig. 4Distribution of plastic zone according to the rock strength curve 时， 围岩塑性区近似为椭圆形， 此时， 塑性区边界的长 轴在水平方向， 短轴在竖直方向， 图 5 b 为 0. 8， 0时的计算结果。 2 随着双向压力比值的减小， 最大塑性区边界 开始向巷道的两肩角及底角位置转移， 并逐渐呈现出 蝶形分布的特征， 图 5 c 所示为 0. 4， 0时的 计算结果， 蝶形塑性区边界最小尺寸在竖直方向， 最 大尺寸 蝶叶部位 分别位于巷道顶板两肩角以及底 板两底角的位置处。 3 双向非等压条件下， 巷道围岩塑性区形态会 随着最大围压方向的转动而发生旋转， 图 5 d 所示 为 0. 4， 50时的计算结果， 可知， 塑性区边界的 最小尺寸转移到巷道右侧肩角及左侧底角的位置处， 而最大尺寸 蝶叶部位 在竖直方向， 且分别位于巷 道的顶板和底板。 2. 3顶板稳定性影响因素 以巷道断面正上方的塑性区范围为潜在冒落区， 潜在冒落区内巷道顶板水平以上的破坏深度为潜在 冒落高度， 如图 6 所示， 可知， 塑性区形态不同， 围岩 最大破坏深度和潜在冒落区范围也不相同。根据深 图 5不同应力条件下巷道围岩塑性区计算结果 Fig. 5esults of the plastic zone of the roadway surrounding rock in different stress environments 部采动巷道的工程特点， 主要从采动支承压力、 采动 应力方向、 围岩性质以及巷道断面尺寸等方面分析其 对顶板稳定性的影响。 2. 3. 1采动支承压力的影响 煤层开采以后， 工作面倾斜方向会产生固定支承 压力， 这种“加载” 效应可直接导致巷道围岩塑性区 边界的恶性扩展。如图 7 P 20 MPa， a 2 m， C 3. 0 MPa， 25， 0. 4， 0 所示， 在垂直应力为 原岩应力时， 围岩最大破坏深度接近 2 m， 受采动影 响后， 围岩最大破坏深度随着支承压力的升高而迅速 增大， 但其变化率随着支承压力的增大先快速下降后 趋于稳定。同时， 巷道顶板的潜在冒落高度随着支承 压力的增大亦有所增大， 但其变化幅度相对较小， 当 支承压力达到 3 倍以上原岩应力时， 巷道潜在冒落高 度的变化率趋于稳定。由于该条件下围岩最大破坏 深度始终位于巷道两肩角及底角的位置， 因此， 采动 支承压力对巷道潜在冒落区范围的影响不大， 但对顶 板两肩角的稳定性影响较大。 2. 3. 2采动应力方向的影响 采动应力是以原始应力为基础， 采动影响后重新 0922 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期马念杰等 深部采动巷道顶板稳定性分析与控制 图 6巷道顶板稳定性与围岩塑性区形态的关系 Fig. 6elationship between the roof stability and morphology of the plastic zone 图 7巷道顶板稳定性与采动支承压力的关系 Fig. 7elationship between the roof stability and the bearing pressure 分布的结果， 对于深部采动巷道， 其所受应力的方向 在原始应力的基础上随采动而变化。一定条件下， 当 采动影响对巷道围岩产生的最大围压 P1为垂直方向 时 0 ， 围岩最大破坏深度与巷道顶板垂直方向 的夹角， 即碟叶方位角 最大， 如图 8 a 所示， 此时， 潜在冒落区范围及其高度不大， 顶板相对稳定; 随着 的增大， 碟叶方位角 逐渐减小， 巷道顶板潜在冒落 区范围及其高度逐渐增大， 顶板稳定性逐渐变差， 图 8 b 为 25时的计算结果; 当 增大到一定值时， 为 0， 此时， 巷道顶板上方的潜在冒落区范围最大， 围 岩最大破坏深度与潜在冒落高度相等， 顶板稳定性最 差， 图 8 c 为 50时的计算结果; 随着 的继续增 大， 围岩最大破坏深度逐渐偏离竖直方向， 潜在冒落高 度逐渐减小， 图 8 d 为 90时的计算结果。 2. 3. 3围岩性质的影响 一般来说， 巷道所处围岩多为层状岩层， 层状岩 体各层厚度和岩性均不相同， 由于当前理论计算的不 足， 该部分只探讨均质围岩条件下， 岩性对顶板稳定 性的影响。 图 9 P20 MPa， a2 m， 0. 4， 50， 横轴 0 点为顶板中心 所示为不同岩性时， 巷道顶板塑性区 边界的理论计算结果。可知， 围岩性质不同， 顶板塑 图 8巷道顶板稳定性与采动应力方向的关系 Fig. 8elationship between the roof stability and the direction of the mining- induced stress 图 9不同岩性条件下巷道顶板塑性区边界 Fig. 9Boundaries of plastic zone of roadway in different rocks 性区范围具有显著差异， 同时， 岩性对围岩塑性区范 围的影响程度较大， 即， 围岩强度稍有降低， 塑性区范 围便有明显变化。为进一步研究岩性对塑性区范围 的影响， 下文分别探讨内摩擦角和黏聚力对围岩最大 破坏深度的影响。 1 内摩擦角对围岩最大破坏深度的影响。由 图 10 P20 MPa， a2 m， C3. 0 MPa， 0. 4 的计 算结果可知， 随着内摩擦角的增大， 围岩最大破坏深 度逐渐减小， 其变化过程大致经历了“剧烈过渡 平缓” 3 个阶段， 即内摩擦角越大， 围岩最大破坏深度 1922 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 的变化幅度越小， 内摩擦角越小， 围岩最大破坏深度 的变化幅度越大。 图 10巷道顶板稳定性与围岩内摩擦角的关系 Fig. 10elationship of roof stability and the internal friction angle of the surrounding rock 2 黏聚力对围岩最大破坏深度的影响。由图 11 P20 MPa， a2 m， 25， 0. 4 的计算结果 可知， 围岩最大破坏深度同样随着黏聚力的不断增大 而减小， 由其变化率的发展趋势可知， 黏聚力越大， 围 岩最大破坏深度的增长幅度越小， 在黏聚力较小时， 围岩最大破坏深度的变化幅度较大。 图 11巷道顶板稳定性与围岩黏聚力的关系 Fig. 11elationship of roof stability and the cohesive force of the surrounding rock 2. 3. 4断面尺寸的影响 由图 12 P 20 MPa， a 2 m， C 3. 0 MPa， 25， 0. 4 计算结果可知， 围岩最大破坏深度随着 巷道半径的增大而增大， 即巷道断面尺寸越大， 顶板 稳定性越差， 对于常规断面巷道， 随着巷道半径的增 大， 围岩最大破坏深度的变化幅度几乎一致， 两者近 似为线性关系。 图 12巷道顶板稳定性与断面尺寸的关系 Fig. 12elationship of roof stability and the section size 3控制技术与应用 3. 1控制技术 要保持巷道围岩稳定， 必须控制巷道围岩塑性区 的发展， 并确保巷道围岩塑性区不发生恶性失稳。根 据深部采动巷道顶板变形破坏特征及其相关理论分 析， 认为深部采动巷道在顶板稳定性控制方面主要存 在以下 2 方面问题 常规锚索由于延伸性能不足， 难以适应围岩大变形而破断; 普通锚杆因受巷道 断面限制而长度有限， 不能锚固到塑性破坏区之外的 稳定岩体。为此， 本文提出了可接长锚杆支护技术。 3. 1. 1可接长锚杆的技术优势 1 结构特征。 可接长锚杆的杆体可分成两段或多段， 每段的端 部设置带有内螺纹的连接头， 通过一具有外螺纹的连 接螺栓进行固定连接， 如图 13 所示， 连接头及连接螺 栓经过特殊热处理， 能与杆体的强度相匹配， 安装时 利用锚杆钻机的扭矩自然的把两段连接在一起， 安装 工艺与普通锚杆基本相同。可接长锚杆的长度可任 意选取， 且安装时不受巷道断面限制30 。 图 13可接长锚杆的结构组成 Fig. 13Structural composition of the long- extension bolt 2 力学性能。 通过对表 1 所示的 4 种不同支护材料进行实验 室拉 伸 试 验，试 验 结 果 如 图 14 所 示，可 知， 17. 8 mm4 000 mm 锚索的极限承载力最大， 但其 最大延伸量只有 135 mm 左右， 15. 24mm4 000 mm 锚索与 20 mm 2 000 mm 左旋螺纹钢锚杆和 20 mm4 000 mm 可接长锚杆的极限承载力相差不 大， 但其延伸量远远低于后者， 其中， 可接长锚杆的延 伸量能达到 500 mm 以上。可接长锚杆优越的力学 性能不仅能够最大限度的适应顶板的变形， 还能充分 发挥杆体的强度来控制塑性区的恶性失稳。 3. 1. 2可接长锚杆对冒顶的控制作用 1 可接长锚杆的延伸性能明显优于普通锚杆、 索， 其允许顶板变形量高达 500 mm 以上， 可以与顶 2922 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 第 10 期马念杰等 深部采动巷道顶板稳定性分析与控制 表 1试验用支护材料 Table 1Supporting materials used in the experiment 序号名称规格 可接长锚杆20 mm4 000 mm 左旋螺纹钢锚杆20 mm2 000 mm 锚索15. 24mm4 000 mm 锚索17. 8 mm4 000 mm 图 14不同支护材料拉伸试验结果 Fig. 14esults of tensile tests of different supporting materials 板围岩协调变形， 避免了因锚索被各各击破引起的冒 顶。 2 可接长锚杆的长度不受巷道断面限制， 可以 直接锚固到巷道顶板塑性破坏区以外的稳定岩层， 保 证锚杆具有稳定的锚固力， 避免锚杆因长度过短锚固 失效。 3 可接长锚杆可在顶板的塑性破坏区形成倒 梯形锚固体， 其楔形挤紧作用能够有效防止巷道顶板 破碎围岩因松散跨漏而冒落， 如图 15 所示。 图 15可接长锚杆支护示意 Fig. 15Schematic diagram of the long- extension bolt support 3. 2工程应用 1 试验巷地质条件及原支护顶板变形破坏特 点。 选择某深部矿井运输平巷进行试验， 巷道埋深约 700 m， 断面为矩形， 宽高为 4 800 mm3 300 mm， 开 采煤层平均厚度 6 m 左右， 煤层直接顶板厚度 0 8 m， 以砂质泥岩为主， 基本顶为砂岩， 平均厚度约 6 m， 底板以砂质泥岩为主。 巷道原支护方案采用锚网索钢筋梯W 型钢 带16 号槽钢梁联合支护， 由于受高地应力的作用， 巷道矿压显现剧烈， 局部顶板下沉量可达到 500 mm， 锚索被拉断失效的现象时有发生， 同一煤层的回采巷 道， 在受工作面采动影响期间， 巷道顶板下沉更为剧 烈， 且多表现出不均匀变形破坏的特点。 2 支护方案及关键参数。 综合前文所述可接长锚杆的控制作用及巷道顶 板的变形破坏特征， 试验巷道顶板支护方式采用 可 接长锚杆普通螺纹钢锚杆锚网W 钢带钢筋梯， 具体支护布置如图 16 所示。 图 16支护方案布置 Fig. 16Support plan arrangement 普通螺纹钢锚杆 20 mm2 400 mm， 锚固长度 1 200 mm， 排距 100 mm; 可接长锚杆 20 mm 5 000 mm， 锚固长度 1 200 mm， 排距 100 mm; 锚杆托 盘 10 mm150 mm150 mm， 钢筋梯长度 4 160 和 2 860 mm， 托盘与钢筋梯配合使用， 所有钢筋梯必须 搭接为形成一个整体， 搭接长度为 160 mm。 3 应用效果。 上述支护方案在试验巷道实际施工中进行了应 用， 采用十字布点法对巷道顶板变形进行观测， 测站 布置如图 17 所示， 监测结果表明， 在巷道掘支完成一 个月后， 巷道顶板下沉基本趋于稳定， 在受工作面采 动影响期间， 顶板再次剧烈下沉， 最终监测结果见表 3922 中国煤炭期刊网 w w w . c h in a c a j . n et 煤炭学报 2015 年第 40 卷 2。由于可接长锚杆具有锚固范围大、 延伸性能好等 优点， 在巷道正常使用期间， 较好地适应了顶板围岩 的剧烈下沉， 未出现杆体破断、 锚固失效等情况， 保障 了生产期间的顶板安全。 图 17测站布置 Fig. 17Layouts of stations 表 2 巷道顶板变形观测统计结果 Table 2Observation results of the deation of the roadway roofmm 测站号 掘进期间226253241218 回采期间501462487504 4结论 1 深部采动巷道围岩双向压力比值 0 1 较小， 围岩塑性区形态不再是圆形和类椭圆形， 而 呈现出蝶形分布的特征， 当碟叶位于巷道顶板上方 时， 巷道容易发生冒顶。 2 采动支承压力、 围岩性质及巷道断面尺寸直 接影响围岩的最大破坏深度， 采动应力方向决定围岩 最大破坏深度的位置， 并控制潜在冒落区的范围， 当 围岩最大破坏深度与潜在冒落高度相同时， 顶板稳定 性最差。 3 提出了可接长锚杆支护技术， 并阐明了其技 术优势与控制作用， 现场工业性试验结果表明， 由于 可接长锚杆的锚固范围大、 延伸性能好， 较好地适应 了顶板围岩的剧烈下沉， 取得了良好的支护效果。 参考文献 1谢和平， 高峰， 鞠杨， 等深部开采的定量界定与分析J煤 炭学报， 2015， 40 1 110 Xie Heping， Gao Feng， Ju Yang， et alQuantitative definition and in- vestigation of deep mining J Journal of China Coal Society， 2015， 40 1 110 2何满潮， 谢和平， 彭苏萍， 等深部开采岩体力学研究J岩石力 学与工程学报， 2005， 24 16 28032813 He Manchao， Xie Heping， Peng Suping， et alStudy on rock mechan- ics in deep mining engineering J Chinese Journal of ock Mechan- ics and Engineering， 2005， 24 16 28032813 3贺永年， 韩立军， 邵鹏， 等深部巷道稳定的若干岩石力学问题 J中国矿业大学学报， 2006， 35 3 288295 He Yongnian，Han Lijun，Shao Peng，et al Some problems of rock mechanics for roadways stability in depthJJournal of China University of Mining Technology， 2006， 35 3 288295 4侯朝炯巷道围岩控制M徐州 中国矿业大学出版社， 2013 5孙晓明， 杨军， 曹伍富深部回采巷道锚网索耦合支护时空作 用规律研究J岩石力学与工程学报， 2007， 26 5 895900 Sun Xiaoming， Yang Jun， Cao Wufuesearch on space- time action rule of bolt- net- anchor coupling support for deep gatewayJChi- nese Journal of ock Mechanics and Engineering， 2007， 26 5 895900 6柏建彪， 侯朝炯深部巷道围岩控制原理与应用研究J中国矿 业大学学报， 2006， 35 2 145148 Bai Jianbiao， Hou ChaojiongControl principle of surrounding rocks in deep roadway and its applicationJJournal of China University of Mining Technology， 2006， 35 2 145148 7蒋斌松， 张强， 贺永年， 等深部圆形巷道破裂围岩的弹塑性分 析J岩石力学与工程学报， 2007， 26 5 982986 Jiang Binsong， Zhang Qiang， He Yongnian， et alElastoplastic analy- sis of cracked surrounding rocks in deep circular openingsJChi- nese Journal of ock Mechanics and Engineering， 2007， 26 5 982986 8Kastner H隧道与坑道静力学M同济大学， 译上海 上海科学 技术出版社， 1980 3538 9曾开华， 鞠海燕， 盛国君， 等巷道围岩弹塑性解析解及工程应用 J煤炭学报， 2011， 36 5 752755 Zeng Kaihua， Ju Haiyan， Sheng Guojun， et alElastic- plastic analyti- cal solutions for surrounding rocks of tunnels and its engineering ap- plicationsJJournal of China Coal Society， 2011， 36 5 752 755 10马念杰， 侯朝炯采准巷道矿压理论及应用M北京 煤炭工 业出版社， 1994 11钱鸣高， 石平五矿山压力与岩层控制M徐州 中国矿业大 学出版社， 2003 58 12于学馥， 乔端轴变论和围岩稳定轴比三规律J有色金属， 1981， 33 3 815 Yu Xuefu， Qiao DuanTheory of axial variation and three rules of axial ratio for stabilizing country rockJNonferrous Metals， 1981， 33 3 815 13于学馥， 郑颖人， 刘怀恒， 等地下工程围岩稳定分析M北 京 煤炭工业出版社， 1983 14Ma Nianjie， Hou Chaojiong A research into plastic zone of sur- rounding strata of gateway effected by mining abutment stressA Procof the 32nd USSymposium on ock MechanicsC1990 15赵志强大变形回采巷道围岩变形破坏机理与控制方法研究 D北京