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国外煤矿深部巷道矿压的研究 周 国 才 编 译 近年来，国外一些主要产煤 国，如西德、苏联、波兰和日本等国的部分矿井， 尤其是老矿井都 已进八深部开采。其 中矿井开采深度最大的是西德，目前平均采深 己超过9 0 0 r a ， 最大 采深 为1 4 6 0 m，最大开拓 深度 寿1 5 0 0 m【 】 由于矿 井开 采规 模不断扩大和 开 采作业 的 日趋 集 中化，许 多国家 的矿井开 采深 度 仍在避年 增加 。据 统 计， 国外矿 井开 采深度年增 长量 变化 在 8～ 1 2 m 之 间，平均 年递增1 O m。耱 估计， 到2 0 0 0 年 ，西德 煤矿 的平均开 采深度将迟到 1 2 0 0 mj 苏联煤 矿的平 均开 采深度将 达到∞O ～ 6 5 0 m，仅顷 巴斯煤 田就将 有3 O 座煤 矿 的采深选1 2 0 0 1 36 0m c“ 。 随着采深的连 年增 加，继而 出现 7深部巷道矿压 的概 念厦 问题 ， 它与浅部巷道 矿压 相比， 其显现现 象更为严重， 更加突 出，拾巷道维护 与支护工 作带 来 7很 大的 田难。因此，这个问题 己成为国外矿井深采中现在与今后整个生产 系统 中的最薄弱 环 节， 故 而也 引起 了采矿界 的极 太重视 。 例如 西德 自1 9 7 6 1 9 8 7 年 已举行 7多挺题 为 “ 深部 岩层控 制理论与 实践 研 讨会 ， 苏联、波兰和 日本等 国相继 发表 7大量 的深 部巷 道矿压研 究论 文。这说 明 7煤矿 深部 岩层控 制 尤其是巷道矿 压 的控 制， 已是这 些 国家所 面临的一 个重 大而现实 叉急需解 决的问题 。 本文就 目前 所掌握的一些 目外瀑部巷道矿压 资料 ， 旨从 情报 的 角度 综合、 归纳 一 并 两要介 铝近年 来国外深部巷道 矿压 的研 究现状。 一 、 深 部 巷 道 矿 压 理 论 的 研 究 1 ．深部巷遵矿压的概念 据文献 L 3 q ，随 着 煤矿开 采 深度与开采 范围的增加，巷道断面必须加大，其形状变 化多样 大多趋向于拱形 。 僵支护的方法却 需要多种多样，尤其要注重利用围岩本身的 强度来支撑周岩。因此，深部巷道矿压概念 虽然有同于中、 浅部巷道矿压概念之处 。 但又 绝非局限于过时的中、浅部巷道矿压的概念 仅指围岩作 用在支 架上 的压力 它应包 括如下三个方面； 毫0 1 原 岩作用 给巷 道 周 岩的压力 ，即原 岩 应力 亦称原 始应力 或一 次应 力 { 2 围岩 中相 互 作用 的应力 ，即采掘 工 作 引起 巷道周 围岩体 巾的 应力， 即二次应 力’ 3 围岩作 用在支 架 上 的力等于压力和 剪力。 由上可见，深 部巷道矿压 概念可 以理解 为原 岩 围岩支 护体 系中相互作 用的 力的统称 。 2 ．深部巷遵矿 压理论 从总体上看，近年来苏联和 日本在深部 巷道矿压理论研究方面做的工作较多，而其 维普资讯 ● 他国家，特 别是西德 山于着 眼于深 部开 采的 经济效 益， 坟一般均着 重于实用研究。 据文献 [ 4 ] ，近 些年来 深部巷道 矿眶理 论的研究发展较快 。许多 学者根 据深 部岩体 结构采用 了不同 的研究方 法，得 出了不同的 岩体矿压理论，归纳起来可划分为块状岩体 矿 压理 论，层状岩体矿压理论， 碎状岩体矿 压 理论 ，整体岩体矿压理论和梧 软岩体矿压 理 论 。 由于他们所应用的矿压理论不同，所 以选 取的力学模型、力学计算方法 、巷道维 护原 则和 支护方法也不尽相同 。 从现有的资料分析来看，西德与苏联等 国 目前一 般是应用橙软岩体矿压理论去解决 深 部巷道矿压 问题 。该理论实际上是一个岩 体 由形 变向松动的发 展过程，即是说，深部 岩体在一定条件下变软松动后极不稳定，故 可认为深部巷遭矿压为 形变 松动 的形 式 。它产 生于因支护 阻止 围岩 变形移动而 引 起 围岩对支护的 挤压力，其值在一定时 间内 为变值，故 它与 支护特 性有 关。该理论认 为，开掘巷遭时，由于其周边出现应力重新 分布 ，产生应力集中，同时聚积在围岩中的 能量也因此得以释放，若释放的身 自 量超过围 图 1 ， 。 型的深郭巷遵周边宣布噩变形特征 岩极限强度后 ， 围岩进入塑 性状态 ，岩体开 始 变形破环 ，并将 出现多个方 向的裂隙 在 这 种应 力的作用下 ，巷道 周边 围岩出现 松动 圈 ，其特点是岩体所受 的应 力大部 分超过 岩 体 极 限强度 ，且巷道产生 了不 同的矿 压显现 现 象如 图1 所示 ‘ ”。 在这种理论观点 的指 导下 ，多 年来 一些 国家还 侧重于 “ 支 架 围岩 ”相 互作用 的 关系 ，研 究了深部巷 道支护形 式和作用以及 围岩 的稳定 性问题 ，得 出了两者 的相 互作用 是处于一种复杂的应力重新分布和变形破坏 的过程巾，认识到利用围岩本身支撑强度对 减少巷遭 维护工作的重要 性 同时还发展了 不少新 的巷 遭支护形式，如锚杆支架、新整 的让压 性封闭式支架以及喷射 混凝土在潦部 巷 道支护 巾得到 了应 用0 。 在研 究 与发 展深 部巷 道矿压理论的回 时，计算手段和方法也有很大发展。近凡年 来，随着电子计算机在采矿业 中的迅速发展 和普 及，数值 分析 法获得 了广 泛 的应 用 ，已 成为解决深部巷道矿压与支护问题的重要手 段。 前所应用的数值计算方法主要有有限 先，边界元及离散元法，其 中青 限元法在深 部巷道工程中的应用已比较成熟和普遍。因 为该法能考虑到岩体介质的复杂特性，如弹 塑性、粘弹塑性 、断层、解理 ，裂 隙及岩体 的后破坏 ，能模 拟实际巷遘柏 开掘 、支护过 程以及各阶段 岩体 的应 力应 变 的发展 与变 化， 进行不同方案的比较。 为了解决问题的离 散性，使 其研 究的 规摸减少并能在微 机上完 成， 在使用有限元浩中又引入了无限元法， 同 时还采用有限元与边界元柑结合的方法”， 。 此外，近 年来有些 开采 技术先 进的国 家 ，已开始将新发展 的灰 色系统理论应用于 矿山岩石力学中，并用 以预测深部巷道的位 移量， 以便 能够在巷 道施 工 中及时预报 围岩 动态 ，为调 整支护 参数和 修改设计方法提供 依 据。 有些国家特别注意现场掰量工作，如西 3 t 维普资讯 德一直应 用 “ 生产巷道 观测 法 ，获取了大 量的通过实验难以取得 的有关深部岩体的非 均质 性及原岩应力的复杂性等原 始数据， 用统计法 取得 详细 的数 据材 料，以保证巷道 压力计算及其移近量计算公式的可靠性。 二、 深 部 巷 道 矿 压 显 现 的 研 究 1 ．裸部 巷道矿压显现 的极 限深度 随着 采深的增加 ，岩石应力程度提 高， 矿 压显现 剧烈，岩石破坏过程 强化 。在此条 件下，除了煤层 与瓦斯突 出的数量和强度增 长外，岩石也会产生突出。苏联深部开采经 验表 明，产生这些现象 的极 限深度 与岩石 强 度有关。这些现象在深度超过 6 0 0 7 0 0 m时 变得更为强烈，其结果是使巷道围岩位移变 形加剧，支架损坏，巷道翻修量加大，掘进 速度减缓， 严熏地影响着深部回采工作” 。 英国一些学者认为，深部岩石的原 始应 力状态可视为静水压力状态”’ 。 根据弹性理 论分析，在这种状态时，掘进巷道围岩中的 最大切向应力可达 2 Y H。因此，巷遭的稳 定 性可确定为‘ 目 ’ I 2 7 H K R 式 中，r 岩石容熏 ， 丑巷 道所处 深度 j 裂隙影响系数 } R--岩块单轴抗压强 度， 长 时载荷影响系数。 日本的研究资料认为。 K V ／ v 。 声 波在 岩体 中的传播速 度， 声波在岩块 中的传播速度 计算表明， 当KO ． 7 5 时， 说明岩体的整 体性 良好，裂隙少 当K0 ． 4 5 ～O ． 7 5 时， 说明岩体的裂隙较多，其平均间距约为2 0 N 3 0 e ra到6 0 8 0 c m，当 KO ． 4 5时，说明岩 体裂隙很多，其平均 间距 小于 2 0 3 0 c m 3 2 一 般说来，岩石长时承载破坏强度约为瞬时 加载破坏强度的8 O ，故 值取为o ． 8 。所以 当取 不同的岩址强度， 不同 的 值时 ， 值取 为0 ． 8 巷道失稳的极限深度为图 2所示。 图 2 巷道 失稳 的枉限深度 据文献 。 ，巷道的稳定性首先取决于 原 岩应力 ，而原 岩 应力的 大小 与深 度成 正 比。所 以采深越大 ，原 岩应力 越大 ，巷遭 的 稳定性越差。但是并非每条巷遘都会出现失 稳现 象． 例 如 ．在5 O O m深 P1 2 ． 5 MN／ m 的坚硬砂岩 底板强度 B9 7 MN／ m 中 掘进的巷遘就不会失稳。这说明了囤岩性质 与强度是重要的影响因素． 在某种条件下- 它 比采深对巷道稳定性的影响还大。只有当岩 石压力超过一个极限值，巷道才会失稳，计 算 该压力极 限值的经 验公 式为 P 3 ． 4 6 s 而对于 未采 动岩体 中的巷遘 ，即在深度 压力 下掘进的巷道，其失稳的极限深度可 甩下式 计算 H 1 38 式 中，日巷 遭所处深度 m } s 底板岩石单轴强度 MN／ m 。 从以上两式可见，造成巷遭失稳所必需 的岩 石压力 应大于 底板岩石 强度平方根的 3 ． 4 6 倍，掘进深度 应大于 1 3 8 v ， D s。 ● 维普资讯 ● 据文献 ‘ ’ ，对深 部岩 性和 强度 的研 究，确定 出不同岩性对产生巷遭矿压显现 的 极 限深度和应力见 表 l。 不同岩性时的极 限 深度 裹 1 菲 岩 应 力 MN／ ma 砂 岩 9 7 1 3 6 0 3 4 砂 页岩 6 8 1 1 4 0 2 9 扼 页岩 4 5 9 3 0 2 3 记 岩 2 8 7 3 0 1 8 2 ．采深的影响 采 深越大，上覆岩层的重量就越大，巷 遭的稳定性就越差，这巳为各国所公认。英 国 H． K- 布 林 早就 指出，巷道 的垂直应力在 深度 2 5 2 7 0 0 m 范围内成线性增加。西德埃 森研 究院应用改进后 的数 字计 算模型证实 了 这一观点 的正确 性，模拟 结果 如图 3 所示 0 ， 。采 深为 8 4 0 m时原 岩 的垂 直应 力为 2 1 MN／ mz ， 1 0 0 0 m 时为 2 5 MN／ m ， 1 2 0 0 m时 为3 0 MN／ m2 ，由此预计到 1 6 0 0 m时原岩垂直 应力约为4 0 MN ／ m 。 在如此高的原岩应力作 用下巷遭 必然会产 生 很大 的变形和很大的顶 底板移近率。 例如， 西德L o h b e r g 矿为在1 2 7 0 m 深处设计一条采准巷遭，首先应甩了数字计 算 摸型 分 别就 1 0 0 0 m、1 2 7 0 m I Il 1 6 0 0 m深度 的巷遭顶底板移近 率进行 了预计和 比较 岩 ∞ ● ” ∞ n ．￡ O n ≈ ‘ 0 - l 1 一 }0 ． D l CI 。 1 ， 一 ， ‘ - c m 再 暂 图8 深部巷道矿压 模拟 结果 巷长 ． [ 1 D 图4 不同 的深度和底板 岩层 条件 下 预 计的移 近年 性 指数 相同 ，结 果如 图4 所示 。 由 c 图可见，当深度为1 6 0 0 m时，巷遭 c 顶底板移近 率由2 O 增 加 到6 O ％ 深度只增加 了6 0 ，而移近率 却增 加 了 2倍。又如 苏联 顿巴斯矿 区和 m 西德伊本比 伦矿 区，当开采深 度增 ． 加 到1 2 0 0 I 3 0 0 m 以上时，巷道 易 产生严重变形和破坏，即使开掘在 底板 岩石 中的巷遭，或用拱形金属 支架和各种 结构 的 封闭式支架支护 的岩石 集 中巷道 也会产生 很大 变形 。在 巷遭 掘好后不久便产生很大的掘进移近率，据统 计 ，在 1 2 0 0 m以 上的深度 中，巷遭掘进 移近 率最大可达4 5 ％。 据文献’ ，在采深为 6 0 0 ～l O 0 0 m范围 内，即从 6 0 0 m深度 开始，采深每 增加 l O O m， 巷遭顶底板移近 率平均增加 1 0 I I ％。而文 献 认为，如果岩石类型不同，则采深每 增 [ 1 l O O m 移近 率增量也 不同 表2 。 另外，随着采深的增加，底板易于鼓起 的巷道所 占比 重也 越 来 越大 。据文献 ” 统 计，在采深为 6 0 0 l O 0 0 m范围 内，易于底 鼓的巷遭 所 占的比重很大 表 8。 同样，据文献C l O 3 ，在深部岩体 或煤层 中掘进的巷道，其移近率大主要表现为底鼓 量大 在深度 l O 0 0 m 范围 内，用 生产巷 遭 3 3 B - 维普资讯 观铡法 x 2 o o 条巷道测 量统计出其顶底扳 移近率和巷帮移勃量的平均 c 见表4。 岩 类不同时采深对巷道 移近 率的影 响 表 2 岩 类 采深 m 采 深每 增彻 1 O 0 m穆 近事增 量， 砂 岩 砂页岩 泥 页 岩 泥 岩 1 3 60 1 1 40 q3 0 7 30 易底鼓巷道的比重 表 3 I6 0 0 8 0 0 i 9 0 0 1 0 0 0 爰 以 j 易 底 敢 巷 道 的 比 重 ， 州 2 5 f{ 。 ～ 8 0 深部巷道围岩 移动 量平均值表 4 开 拓 与准 备巷遭 回采巷 道 摊度 m。 1 0 0 0 9 2 2 岩饽指赦 2 ． 6 4 3 ． 2 嚆 岩石强度 MN ／ m 0 5 3 4 1 搁最新面 址0 ， 1 9 ． 7 1 7 ． 9 虱 期重量 k g ／ m 3 5 ． 6 3 5 ． 4 曼护向电 m O ． 7 6 0 。 8 O 总近薯 率， 2 2 4 0 珥扳下沉． 4 8 雇菔 ， 1 8 3 2 巷帮謦琦， 1 1 1 6 然而，深部巷 道顶板 的因 素也 不容忽 视 ，采深 虽是一个 重要的影 响因素，但 其影 响并 非是连续 的。 日本 和西德 的一些 学者 研 究认为，8 0 0 m为飞跃点，即在这个深度中， 管理困难的巷遭 泥岩顶板 一般占1 8 。超 过这个深度时，管理 困难的巷道百分数不断 递增， 最高可运7 2 。 如果顶板为砂厦岩，则 管理周难的巷道 占3 6 。此 外还 认为，在 1 0 fl 0 m深度中，如顶板是砂页岩或砂岩时， 从某种意 义 上说，这类巷道受 采深 的影响不 太大，且易于管理，而泥岩顶板的巷道随着 采深的不断增加，则愈来愈难以管理。 一3 ．固岩性质的影响 J ～3 4 深部巷道的矿压显现是多种 因素 综合 作 用的结果。在某种条件下 ，巷道 回岩性质 和 结构组成会对巷道矿压显现起 决定 作用 。 据文献‘ ”。 ，随着采深的增坤，硬岩可 能转化为软岩，其条件是，垂直应力与岩石 单轴抗压强度 的比值大 于O ． 4 ～0 ． 5 ，即通 常 引用r H／ a ≥0 ． 4 ～0 ． 5 这个指标作为判斯标 准。r 岩石 平均容 重 一 般取 0 ． O 0 2 5 k g ／ c ms ，日一巷道 所处 深 度 ， 岩石 单轴抗压 强度 k g ／ c i i “1 。 所以，深度超过6 4 0 m时 ， 坚 固的砂页 岩 和不太坚 固的砂岩 、石 灰岩均转 化为软 岩， 深度超过 9 6 0 m 时，一般的砂岩，石灰 岩也 同样转化为软岩J深度超过 1 2 0 0 m时，坚 固 的砂岩 、石灰岩均转 化为软岩。 因此，愈来 愈多的人认为，应把深部巷道统统当作软岩 巷道来 对待 由于深 部岩 性变 软，岩石 强度显著降 低，故巷道 顶底 板移 近率 明显加大。据统 计，国外深部矿井在 1 2 0 0 1 4 0 0 m深度范围 内， 回采巷道平均的顶底板移近率约为4 5 ， 岩石巷道 平均 的顶底板 移近率 通常大 于 2 0 ％，且顶板下沉只 占总移近率 1 O ～2 O ％，而 底鼓的 比重很大 。所以 ，底板 岩石性质 与强 度对巷道 的稳定 性起 重要 的作 用。 据文 献[ 1 4 ] 和 [ 1 5 ] ，多年来 ，一 些国家 很重视底 板岩石 性质 和 结构对巷道影 响的研 究，值得 提出的是苏联 和西德的研究 情况 。 苏联根 据大 量的统计 资料 ，将底板 岩石 划分 为五个等级，用以 对底 板岩 性作 出定量描 述，并说明其对巷道稳定性的影响程度。西 德应 用了一种 简便的岩石分类法 ， 即采 用1 6个底板岩性指数来确定底板岩石对巷道顶 底 板移近率的影响 。 据文献 [ 1 6 ] 分析 ， 随着 回采工作 向深部 转 移，巷道顶底板移近率除了深度成线性关系 增长外 ，还取决 于深度范 围内的岩层压力和 岩石性质与结构，尤其是取决于巷道底板岩 石强度。 由图5 可l见 ， 当深摩为 6 O O m时， 因岩 ● 维普资讯 佳不同而产生的巷遣 顶底 板移近率也 不一 样 。这就说明了大深度中的巷道掘进与维护 将更加 困难，必须采取扩大巷道断面的办法 和发展新 的维护与支护 方法。 普 图 5 珂底板秽近率 与采洋， 岩层 压 力和 底 板岩 石 强度 的 关 系 此外，根据苏联 的研究 ，深 部围岩具 有 脆性特征，因此，巷道 壁还 会产生岩石射 落 现象。 顿巴斯矿 区的统计 资科 表瞬， 当 围岩 应力 大于岩石抗压强度 的5 0 ，巷道 壁就会 出现射 落，者 大于8 0 ，则 易产生岩石突 出 现象。因此，在深部坚硬稳定的岩层 中布置 巷 道 时，必须采 取合适的卸压措施， 以避免 产生射落和突出现象。 4 ．掘进工 作的影响 据文 献[- 1 ； 7 ，作用于深部掘进巷道的应 力可分为 原岩应力J周围采动影响引起的 叠加应 力J正在掘进的巷道 自身 引起 的应力 重新分布 。 一 般认为原岩应力的大小与巷道开拓深 度有关。深部岩 石是处在 原岩应 力的 作用 下，在岩体中开掘巷道时，原岩应力就会产 生重新分布。且各个方向的原岩应力大小并 不相同，某一点的原岩应力由三个相互垂直 的主应力组成，其中一个主应力是垂直方向 的，其余两个是水平方向的，水平方向的两 个主应力之比是2 1 。 澳大利亚盖尔和布克伍 德等人为 测定原 岩应 力做了大 量的研究工 作， 他们认为， 如果两水平的主应力的比值较 大 ，则 沿与最大 水平主应力平行方 向开掘巷 道比与其垂直方 向开掘巷道要优越得多。此 外，如果在 与最大主应力 呈 3 0 。 角方 向开掘 巷道，则园应力集 中将会在巷道的一侧首先 出现顶板下 沉及冒落现 象 图 6。 晶小 匠 、 A - - t - ～ -．t- 图 6巷道 顶板 冒落现 象 观 测资料表 明，在深部岩 体 中掘巷 引起 的集中应力，即掘巷自身引起的应力，不仅 与原岩应力的大小有关，而且还与巷道规格 尺寸 ，形状和 掘进后 支护的间隔时间有关 。 在位于回采工作影响带以外的巷道 内，围岩 变形主要是 由于掘进巷道 自身 引起 的应 力重 新分布的 结果 ，且 与岩石 的结构组成及强度 有关。在这种条件下 ，巷道 的顶底 板移近 率 一 般不大 西德 称之 为掘 进移 近率。但 是，如果巷道掘进在回采影响带内，卿该带 内的巷道 围岩移动剧烈程度 比其以外 的地方 大 1 O 倍以上，且巷 遭顶底 板移近 率高达7 5 ～ 8 5 。 因此， 为能在深部开采条件下摆脱或减 轻原岩应 力对巷道 的影 响，就应将 主要巷道 开掘或布置在底板岩层 中， 或其他卸压区内。 为 了使巷遭完 全不受圆采工作的影响 ，在条 件许可的情况下，还应采取提前开采解放屡 的做法 ，这样就 能有效地避 免或减少很大 的 掘进移近率。据西 德 介绍，采 取上述措施 后，在 深度 1 2 O O m 的 泥岩 口掘 进的 拱形巷 遭，其掘进移近率平均为1 4 ％，而在砂岩中 3 5 维普资讯 平均为2 。 据 目前 的资 料还 证实 ，在 深度 1 2 0 0 1 4 0 0 m范 围内，如 果主要巷道受到上、下分 层回采的动压影响，则应尽量将其布置在强 度高的岩层 中，且 与上、下 工作面的垂距至 少要有 s O m，并要选择合理的开采方法和支 护形式，否则巷 道就难 以维护。 另据文献 [ 1 8 ] ，不同的深部巷道掘进方 式对巷道 的影 响 不一样 深部开 采 实践证 明，齐 头 掘进与 后 掘进方式较超前掘进方 式相比能有效地减少巷道变形和顶底板移近 率，尤其是滞后掘进是维护深部巷道的有效 方法。这种掘进方式主要用于前进式采煤法 中。在 1 4 0 0 m 深度 中，一条滞后掘 进的回采 巷道如受一 侧开采 影响，其移近 率为 4 5 ％， 而超前掘进的回采巷道若受一 铡开采影响， 其移近率为6 5 。 在1 6 0 0 m 深度中， 若超前掘 进的回采巷道受一 侧采 动影响，且 围岩松 软 时，其顶底 板移近率最高可迭8 9 ，而滞后 掘进的回采巷道顶席板移近率至多为4 6 ％， 如 辅以建筑材 料对支架壁后 充填，该移近率 可 以减少到 3 5 ％，这 样就能 满足 深采的要 求。据此 ，有人提出在深部开采中应该推行 前进式采煤法，因为该采煤法的最大优点是 回采巷道 不必超前掘进，故巷道不受工作面 前支承压力的影响。 同样， 文献[ 1 9 ] 也证实了采深超过 8 0 0 m 时，超前 掘进巷道的压 力最大 ，而滞后 掘 进 巷道 的压 力最小 ，且变形最小 ，其 比较如 图 7所示。所 以在采深和岩石压力成线性关系 的情况下，如果巷 道掘进方式选 用不 当，采 深对巷道的影响就非常明显，巷道维护也相 当困难 。 因此，为了使深部巷道在其整个服务期 间内能满足生产要求，重要 的是要在设计 时 就应为主要大巷选择合理的层位，对回采巷 道要采取有效地卸压保护措施等。更重要的 是应在采掘工 艺上有 新的突破 ，才 能从根本 上解决裸部巷道矿压控制问题。 ’ 3 6’ 5 ．开采工作的影Ⅱ 无论在 浅部还是在深部开采中，开采工 作的影响主要是指回采工作影响带对巷道 围 岩移动和变形 的影 响，受开采 中支承压 力影 响最大 的是回采巷 道，其影响 区一般可划为 6个。 采 ． 图 7 采深和矿 山压 力的增加量 文献[ 2 ] 研究认为，工 作面前 方支承压 力影响区内巷道顶底板移近量决定于围岩强 度和开采深度 图8 。如果围岩松软，强度 低，开采深度对巷道顶底板移近量的影响明 显，反 之，岩石强度高 如坚 硬岩石 ，则开 采深度的影响较小 据目前的资料证实，开采单一煤层对， 巷遭 围岩移动量主要与采深 、围岩强度 岩 体破 坏程度、煤 层厚 度和角 度，采空区尺 寸 ，留煤 柱宽度 、维护与支护形式 、巷道断 面及服务年限有关。开采煤层群时，除了上 述 因 素外 ，巷道 围岩 移动量 还取 决于 煤层 问岩层 的 厚 度和 非均 质 性，巷道 相对于上 部或下部开采层中回采边界的位置以及相邻 煤层回采 与巷 道掘 进之 间的相 隔时间。因 此 ，巷道必须开掘在相邻煤层回来的卸压带 中，不过 即使巷道开 掘在卸压带 中，其 围岩 移动最仍然与上述的各个影响因素有关。 据文献E 2 0 ] ，底板巷 道与顶 板巷 道相 比 ，由于所处 的位置不 同，故它们所受的开 ● 维普资讯 ● 粟亳 ； 晌巍不一辑，通常，顶板巷遭变形量较 大 图 0 】 O 号0 D 0 嚣e 。 。 求 4 口 D 2 O O _2 ∞● D _ 6 0 0 8 0 3 1 O O 3 1 2 1 扣 0 顶藏板侈近置 u 目 ， m m 目 8 前支承压 力影响 区内巷 遭顼底} 丘 秽近量与 囤岩 强度和 采深 的关 系 文献[ 1 3 3 还指出，深部底板巷道的矿压 显现主要取决于 围岩 强度 和 围 岩应力 的大 小 ，而围岩应 力又 与巷道 上方或下方的煤柱 压力、巷道距煤柱的垂距和巷道到煤柱的中 心距三个因素有关，其中巷道与上方或下方 煤柱 的垂距 是最 重要的影 响因素。据深部巷 道 维护经 验，底 板巷道 与上方媒柱 的垂距大 于 5 o re，一般 可 以避开采动影响，巷道 易于 维护，而 与下方 煤柱的垂距则应 更大一些。 文献[ 1 ] 还认为． 留煤柱护巷对巷道的影 响是很大的。 在深部开采中， 用小煤柱或中等 煤柱 护巷 非但 不能起积极的作用，反 而会使 巷道状况 更加 恶化。 试验 结果表明 ， 若 采深超 岢 石 盟 廑 H／ 帅 翻 H的 邑眵 近阜％ 主墨射耗量 k， i 并 采 工作 商 图 9 底 板 巷 道 和 顶 } 丘 巷 道 过1 0 0 0 m时， 在巷道上方j 4 0 m处留设S 0 m宽的 加，岩石压力会相应增大，当留煤柱宽度增 煤柱，该巷道所受的煤柱应力达 S O MN／ m 0 ， 加2 0 0 m和在垂直于煤层距离为1 7 0 r a 时， 该煤 将 留煤柱 宽度增加 到 1 2 0 m时 ， 巷道 所受 的应 柱造 成的附 加应 力 要比原 岩应力 高 5 0 。 力仍有4 8 MN ／ m 。由此推断， 在深度 1 6 0 0 m 所以深部开采中用留煤柱护巷的方法是不可 时， 如 留6 0 m宽煤柱护巷 ， 其应力可达9 6 MN／ 取 的， 留设大煤柱也是不经济的。 m 。可见，在大深度中，随着留煤柱宽度增 乔福祥 审 主要参考文献 1 ．H． I r r e s b e r e r G0 b i 坫 s b e h er r s c hu ng i n d e n g r o n Te uf e n，Gl u c k a uf ， 1 9 8 6 N r ． 2． 2 ．翘听成。苏联煤矿深井巷遭矿压显现的研究，井巷地压与支护，1 0 8 9 年第2 期。 8 ．井陉矿研究所。国内外部分巷道 支护技术方面的一些新的理论与实验， 井煤科技 ， 1 9 8 9 年第l 期。 4 ．郑雨天 。巷道地压和支护原理述评，井巷地压与支护．1 9 9 5 年第1 期 5 ．S． R ． Ne w, onl Al e a 5 s es s Ⅲe nt of 8 t t a b ol t i n g， M i n l ng Eng i n e e r ， 1 9 8 7 ， H1 3 3 7 维普资讯 6 ．H． t r r e s b e r g e r Ne u e AUs b a us ys t e me f ur Ges t e i ns s t r e c k e n i n g r o e t Te u f e ，0 l u c k uf ， 1 9 8 9 ， Nr ． 7 ／ 8 ． 7．井巷地压分站 ；煤矿巷道矿压与支护研究现状及其发展，井巷地压与支护，1 9 8 9 年第3 t} j 。 8 ．N． Rt g g ot t ，朱明华译；煤矿巷道 的变形，矿业译丛，1 9 8 7 第4 期。 9 ．九龙岗矿地压研究小组深部巷道地压及支架选择，煤炭 科学技术，1 9 8 4 年第l 0 期。 1 0 ．W ． Ka mme r ， 杜公 民译 深度到1 6 8 9 m的开拓和准备巷道的设计基础，井巷地压与支护 ， 1 9 8 9 年第 2 期 。 1 1 ．W ． Ka mm e r l Er f o r d e r l i c he r Aus b a u dr u c k Fu r d i e S” e c k e n b e h e r r s c h un g i n gr o e r Te uf e ， GI u c ka uf Fo r s c hu ng s he f t e ， 1 9 8 8 ， Nf ． 6 ． 1 2 ．0 ． Eve r l i ng I Pl a nu ngs f r e i he i t d ut c h s i n nVol i e Ab b a upl a nu ng - 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输送机的 龟曲跟踪l测量是应用 功 外罩盼电位计进行的， 因此，一般不会 出现机械 故障。 。 ’ 周 国才摘译 自 Gl a c k a u f ， t 9 9 0 ，№ 7 ／ 8． 维普资讯