甘肃平凉（850~900m），几乎没有1米好巷道。
现有与在建 矿供应能力
未来国家 煤炭需求
30 亿吨 25 20
25
29
20.8
19.3
20
16
15
13.9
10
9.9
5
0 20010
20022
20034
20405 20510 20260年
一种必然结果
既有矿山延深 新的矿山建设
开发深部
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一、深部开采研究现状
深部开采的划分标准 国外： 前苏联：>600m 原西德：800～1200m 英国与波兰：>750m 日本：> 600m
国内：(无明确标准)
浅矿井 中深矿井 深矿井 特深矿井 采深 < 400m 400-800m 800-1200m 1200m
5
一、深部开采研究现状
目前国有重点煤矿中采深大于 800m 的矿 井有多处，以每年 25m的速度递增。
国内：
沈阳采屯矿1197m； 浙江长广集团1000m； 新汶孙村矿1055m； 北票冠山矿1059m； 徐州张小楼矿1100m； 开滦赵各庄矿1159m； 北京门头沟1008m。
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
煤矿巷道变形破坏现象： 顶板下沉，冒顶； 两帮收敛位移，片帮； 底臌。
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
煤矿巷道变形破坏原因：
岩性差：煤层、泥岩（强度低、易破碎、残余强度低） 地应力大：埋深大、褶曲构造、采动影响（集中系数
达2.5以上）
支护强度低、刚度小
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汇报提纲
一、深部开采研究现状 二、巷道围岩变形破坏原因分析 三、巷道围岩支护理论与技术进展 四、典型工程实例
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
煤矿巷道每年掘进 10000km，深巷占30% 资料统计：随着埋深增加， 支护压力增大到 0.8~2.0MPa，尽管支护 强度增1倍，费用增加1.4 倍以上
渗透压(>约7MPa) 强动压 较强的时间效应(强流变)
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一、深部开采研究现状
煤矿地下工程所面临的地质环境趋于复杂化，高应力、高瓦 斯等引起的工程灾害和事故愈来愈多，如矿井冲击地压、巷 道围岩大变形流变、地温升高、瓦斯爆炸等，对深部煤炭资 源安全高效开采提出了严峻的挑战。
巷道围岩变形量增大 采场矿压显现剧烈 巷道中岩爆、冲击地压 瓦斯涌出量增大 地温升高、作业环境恶化 突水事故趋于严重 井筒破裂加剧 煤自燃发火、矿井火灾加剧
2007.9~2008.9
2008.12~2011.12 2012.1~至今 2012.9 ~至今
学习工作单位 河南理工大学(矿井建设专业) 河南理工大学(工程力学专业)
河海大学(岩土工程专业) 河海大学
法国巴黎综合理工大学 (Ecole Polytechnique de Paris) 中国矿业大学岩土工程学科 中国矿业大学岩土工程学科 中国矿业大学岩土工程学科
二、巷道围岩变形破坏原因分析 （2）料石碹支护
料石碹支护顶板塌方
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
料石碹支护严重底臌
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二、巷道围岩变形破坏原因分析 （3）锚网支护
锚网支护，大变形尖顶(焦作) 两帮内挤
顶板下沉
底臌
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
单一锚网支护，底不处理，不重视水 (甘肃华亭煤矿)
（1）埋深大（千米深井逐年增加） （2）构造应力（断层多） （3）采动应力（普遍存在）
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
其中1000m以下的煤炭储量2.95万亿吨，约占总储量的53%
储
14000 12000
量 10000
8000
亿 6000
t 4000
2000
0 <600m
1000-1500m
德国鲁尔矿区在1100m下开采，巷 道宽6m，煤层厚1.9m。底板在24 小时内臌起0.8m，煤层移出0.5m。
国外：
德国2002年平均采 深1300m，最大采深 1500m；
超过1000m的国家： 俄罗斯 英国 波兰 日本 比利时等。
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一、深部开采研究现状
深部开采的工程特点：
地应力高(自重应力>约20MPa)
－－强度增加，脆延性转化特征
温度高 (矿山一般30-400C, 个别达520C, 最高达700C)
深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
State Key Laboratory for Geomechanics & Deep Underground Engineering
煤矿巷道围岩支护理论及技术研究进展
杨圣奇 教授/博导
中国矿业大学 二○一三出生。
起止年月 1996.9~2000.6 2000.9~2003.6 2003.3~2006.4 2006.4~2008.10
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二、巷道围岩变形破坏原因分析 （1）钢架支护
钢架支护大变形底臌（龙口柳海）
锚网支护全断面大变形（甘肃新安）
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
钢架支护围岩大变形流变
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
钢架支护岩爆破坏
钢架支护岩爆破坏
岩爆过程（秘鲁，据Hudson）
锚网支护岩爆破坏(南非某矿) 13
支护结构不合理
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二、巷道围岩变形破坏原因分析 1、岩性差
（1）岩石强度（煤、砂质泥岩、泥化 ）
不少围岩天然抗压强度小于10MPa 泥岩在水作用下几乎没有强度
（2）结构面强度
弱面，层理、节理面强度，受地质构造作用
影响因素：施工因素，爆破影响； 水；节理面粗造 度；块体大小等
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
任职 本科 硕士 博士 博士后
访问学者
副教授 教授(破格)
博导
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汇报提纲
一、深部开采研究现状 二、巷道围岩变形破坏原因分析 三、巷道围岩支护理论与技术进展 四、典型工程实例
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一、深部开采研究现状
国家能源结构
至2020年仍以煤炭为主 68% 55%
国家煤炭缺口
2020年：13亿吨 两种必然选择
泥岩顶板塑性流动
泥岩底板严重底鼓
严重变形煤巷
水的影响
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二、巷道围岩变形破坏原因分析
0.98σc
σc
0.92σc
0.62σc
Step60-2
Step63-4
Step64-31
Step66-35
Step60-2
Step61-11
Step64-31
Step66-35
围岩强度衰减
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二、巷道围岩变形破坏原因分析 2、地应力高、应力复杂