浅谈跨采巷道围岩变形破坏与控制张玉涛（淮北矿业集团公司临涣煤矿，安徽淮北235136）摘要该文主要介绍了跨采巷道围岩的变形机理及变形特点，并概述了跨采巷道围岩稳定控制的关键。
关键词跨采巷道围岩变形控制中图分类号TD325文献标识码Adoi ：10．3969/j．issn．1005－2801．2012．06．106Brief Talk on Deformation And Control Of Surrounding Rocks Of Roadway Affected By Overhead MiningZhang Yu －tao（Linhuan Coal Mine ，Huaibei Mining Industy Group ，Huaibei 235136，China ）Abstract The paper presented the deformation mechanism and features of surrounding rocks of roadway affected by overhead mining ，and briefly summa-rized the key of control measures of roadway affected by overhead mining．Key wordsroadway affected by overhead miningdeformation of surrounding rockscontrol*收稿日期：2012－05－08作者简介：张玉涛（1982－），男，安徽阜阳人，2011年本科毕业于安徽理工大学采矿工程专业，助理工程师，现任淮北矿业集团临涣煤矿综采三区主管技术员。
我国现阶段煤层底板巷道主要采用跨采的方式，跨采形式分为横跨和纵跨两种方式，跨采巷道受采动影响的程度主要取决于巷道位置、围岩性质及巷顶与煤层底板的垂直间距。
在开采过程中，只有了解跨采巷道的变形破坏机理，合理布置巷道，因地制宜的采取有效的加固维护措施，才能够减少巷道变形量，满足矿井通风、运输和行人的要求。
1跨采巷道变形破坏机理1．1底板垂直应力传递规律在工作面的推进过程中，随着上覆岩层自上而下的冒落、破断与沉降，工作面前方煤壁会形成超前支承压力，在采空区则会出现应力降低现象即卸压，在底板岩层中，也会相应的出现垂直应力的集中区和卸压区，它与支承应力的分布大体是相一致的。
煤壁下方应力集中等值线呈现出斜向煤壁前方的泡形传递状态，采空区下方则是斜向煤壁后方的泡形。
当巷道位于采空区下方时，巷道处于卸压状态，主要受水平应力作用；当跨采巷道位于煤柱下方时，巷道位于应力集中区，垂直应力占主导地位。
随着底板岩层深度的增加，应力集中系数和卸压程度减小，应力分布逐步缓和。
1．2跨采巷道变形破坏机理在工作面的跨采过程中，跨采巷道的围岩应力平衡状态被扰动，进而在跨采巷道某些部位产生了新的应力集中，底板巷道围岩处于二向围压状态，本身经受不住大的变形能量，因此，跨采巷道周边围岩的应力状态将再次调整，塑性区的范围进一步扩大，并产生更大的压力和流动，最终导致跨采巷道围岩的最外层破裂区范围不断扩大，产生更大的碎胀变形。
跨采巷道变形失稳主要是由剪胀变形作用导致的，破裂区范围内的围岩自身稳定性差，围岩和支护体系的相互作用决定了跨采巷道能否长期保持稳定以及受跨采影响的程度和范围。
2跨采巷道围岩变形特点2．1跨采方式不同工作面开采时，横跨巷道存在围岩变形的相对稳定区，与横跨巷道相比，纵跨巷道围岩变形破坏严重，无相对稳定区，巷道的变形主要是顶底板的移近造成的，且变形量呈持续上升趋势。
2．2巷道位置不同跨采巷道围岩变形与巷道所处位置密切相关。
当巷道位于采空区下方时，巷道总体变形量较大，变形特征以两帮内移为主；当跨采巷道位于停采线下方时，巷道煤柱侧帮部及底板变形较大；当跨采巷道位于煤柱下方时，巷道变形强烈，变形特征呈全断面收缩，底鼓严重。
随着与工作面垂距的加大，巷道的变形破坏程度减小。
3跨采巷道的围岩稳定控制3．1跨采巷道的位置优化由于底板应力传播特性以及矿压显现的区域性，巷道与跨采工作面的相对位置的不同，所受采动影响也将有很大差别。
首先，巷道应尽量避免布置于支承压力叠加的强烈作用区域，或尽可能的缩短支承压力影响时间，例如，避免在留煤柱下方布置巷道，加快工作面的推进速度等，巷道应布置于稳定岩层中。
巷道位置的优化主要是确定跨采巷道合理层位及与工作面的法向距离和水平距离，主要是要做三方面的工作：（1）确定采动影响下煤层底板的破坏深度，将巷道布置在破坏深度之外；（2）在破坏深度之外，选择合理的岩层，这个可以通过下面介绍的围岩稳定性计算公式来选择；（3）根据现场经验确定跨采巷道与工作面的水平距离。
另外，跨采巷道的合理位置，还可以通过数值模拟、相似模拟的方式来确定。
3．1．1煤层底板破坏深度由于工作面超前支承压力的作用，煤柱边缘一定范围内的底板岩体超出了其强度的临界值，进入塑性变形。
底板岩体的塑性区边界，如图1所示，由三个区构成：主动极限区Ⅰ、过渡区Ⅱ以及被动极限区Ⅲ。
利用散体极限平衡理论分析可知，当支承压力达到极限载荷时，Ⅰ区岩体破坏并向水平方向上膨胀，挤压推动Ⅱ、Ⅲ未发生塑性变形的岩体产生滑移面，引起采空区强烈的底鼓。
h 1为底板岩体的极限破坏深度，巷道应布置于极限破坏深度之外。
图1底板塑性破坏范围最大破坏深度h 1可由下式求得h 1=x αcos φ02cos π4+φ2e π4+φ0()2tan φ0式中：x a －煤层塑性区的宽度，m ；φ0－底板岩体的平均内摩擦角，度。
3．1．2跨采巷道围岩稳定性计算除了要将巷道布置于极限破坏深度之外，底板巷道围岩岩性的不同、法向距离的不同，在受到采动影响时，围岩的稳定性也不同，在允许的范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，应尽量避免布置于松软膨胀岩层中。
可以通过巷道应力环境K γH 与围岩强度σc之比来确定稳定性的值，它越小则越稳定。
S =K γHσc式中：S －巷道围岩稳定性基本状况；S －底板应力衰减规律，K =2．981－0．886logz ；z －法向距离，m ；H －开采深度，m ；σc －围岩强度。
3．1．3跨采巷道与工作面的合理平面位置关系在通过上述两步计算确定了巷道与工作面的合理垂距后，可以通过下面的经验公式来确定巷道与工作面的水平距离L ：v =［1+0．003（H －300）］AC （1．15h －0．96e －0．139L ）式中：ν－底板巷道受采动影响期间的围岩移近速度，mm /d ；h －巷道与上部煤层之间的垂直距离，m ；A －围岩稳定性影响系数；C －煤柱周围采动状况影响系数。
由于开采深度H ，垂距h ，围岩的岩性（即A ）已经确定，通过此式可得不同的采动状况下，底板巷道围岩位移近速度ν与L 值变化的关系，再根据巷道支护服务期间所允许的围岩变形量，以及矿井生产系统等，可以得到水平距离L 的合理范围。
但是上式只适用于H =300 800m ，h =5 30m 的条件下，在不满足上述条件的情况下，可根据下述的经验来确定跨采巷道与工作面的水平距离：纵跨巷道巷道最好布置在实体煤侧顺槽内错15 40m 的区域，其次可布置在工作面的中部区域或者实体煤侧顺槽内错0 14m 的区域，要避开上方跨采面采空侧顺槽内错0 40m 区域。
横跨巷道最好布置在开切眼与停采线内错15m 以上的区域，为了维持巷道的稳定性，跨采工作面应从巷道上方连续跨采，横跨巷道外错距离不能小于40m 。
3．2跨采巷道的支护考虑到跨采巷道受采动影响的特殊性，支护难度较大，单纯依靠加大支护刚度来提高支护效果已难以奏效，支护设计应着眼于最大限度利用围岩的自承能力，支护系统要能不断适应围岩的变形状态。
巷道掘出后立即支护，使巷道近表围岩恢复到三向应力状态，减小围岩的破坏程度，及时喷浆封闭暴露围岩，防止风化造成围岩裂缝发育和强度的损失。
受到工作面的采动影响时，对于高压区，要充分卸压，对于松散破碎区，要整体加固，然后再根据具体情况，择时进行二次支护，必要时需要多次支护。
在围岩受采动影响较破碎的情况下，二次或者多次支护可以采用高强锚杆加固围岩，提高围岩的抗剪强度，形成具有较高承载能力的锚固层，对破裂区围岩适时注浆固结，修复围岩，提高围岩的完整性和整体强度。
最后，对于巷道的关键部位，如顶，肩，帮，底部，采用预应力锚索补强，将锚杆支护形成的锚固承载结构整体固定于深部围岩中，这样不仅可以改善围岩应力状态，增强围岩，还可以将巷道浅表一定范围内的高应力峰值向围岩深处转移，实现围岩承载圈范围的扩大。
参考文献：［1］王作宇，刘鸿泉．承压水上开采［M］．北京：煤炭工业出版社．1993［2］刘先贵．东滩矿底板巷道变形规律研究［J］．山东矿业学院学报，1993，12（3），231 235［3］奚小虎．跨采软岩巷道破坏机理及控制技术研究［D］．硕士学位论文，安徽理工大学，2010［4］毕善昌．跨采工作面底板应力位移传递规律及巷道围岩控制研究［D］．硕士学位论文，安徽理工大学，2010［5］何希林．大采深复杂围岩双大巷跨采技术研究［D］．硕士学位论文，山东科技大学，2005千米深井巨厚砾岩强冲击煤层综合治理技术冀联合，崔清才，冀大伟（新矿集团华丰煤矿地质测量部，山东泰安271413）摘要华丰煤矿是我国冲击地压灾害最严重的矿井之一，曾发生多次冲击地压事故，为了解决大采深、大倾角、强冲击四层工作面的冲击地压问题，通过对冲击地压发生的外因、内因及机理的技术研究，运用了综合技术，解决了工作面冲击地压问题。
关键词深部开采冲击地压机理综放工作面防冲技术中图分类号TD324+．2文献标识码B doi：10．3969/j．issn．1005－2801．2012．06．107华丰煤矿主采的四层煤，煤层厚度平均6．2m，属于稳定煤层，具有强烈的冲击倾向性，坚硬顶板、底板和煤层，煤系地层上部为500 800m巨厚第三系砾岩，最厚可达1000m厚，岩性为石灰岩砾石，非常坚硬。
2冲击地压发生原因2．1冲击地压发生内因（1）煤层具有冲击倾向性。
4层煤具有强烈冲击倾向性，其直接顶具有中等冲击倾向性。
（2）砾岩活动是发生冲击地压的主要力源。
四层煤平均厚6．2m，上方基本顶为70余米厚的砂岩层，随着工作面的推进周期性跨落。
再上部为500 800m砾岩层，砾岩层的断裂垮落对下部的煤岩体产生冲击载荷，是四层煤工作面发生冲击地压的主要力源。
2．2冲击地压发生外因（1）采深大，应力高是发生冲击地压的必要条件。
随着4层煤工作面采深的加大，自重应力已超过四层煤的抗压强度；最大水平应力为33 42MPa。
较高的原岩应力易使煤体产生应力集中而破坏，从而导致四层煤冲击地压的发生。