和完善与否直接关系到井巷工程的经济性、可靠性和安全性，所以，长期
以来支护理论一直是采矿技术领域研究的一个重点。
煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的漫长发展过程。多年来国内外 的工程实践经验表明，锚杆支护是煤矿巷道经济、有效的支护技术。煤矿锚杆支护的发展，使矿
井的吨煤成本和巷道的支护成本显著降低，巷道推进速度有了很大的提高，支护质量和安全条件
因此，可以采用护巷煤柱宽度X来反映煤层巷道的相邻区段的残余采动影响。
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
岩巷围岩稳定性分类指标
三、巷道支护机理
（一）、支护原理
巷道开挖后, 岩体的原岩应力状态被破坏, 围岩中应力重新分布在切向 应力增大的同时, 径向应力不断减小, 并在巷道表面处达到极限。这种变化 促使围岩向巷道空区变形, 围岩本身的裂隙发生扩容和扩展, 力学性质随之 不断恶化。(如图中红色曲线) 随着支护的施加，巷道围岩表 面由双向应力状态变为三向应力状
⑥ 1990~2000年，以螺纹钢锚杆为代表的锚杆加之长锚索得到了广泛应用；
⑦ 2000~至今，以高强、高预应力锚杆及锚索得到了广泛应用。
钢筋(或型钢)混凝土支架 少量的不支护巷道
三、巷道支护机理
（四）、巷道支护理论学说
巷道支护理论是巷道支护选择与设计的基础和关键之一，主要解答不 同类型巷道支护(加固)的对象、围岩稳定条件、支护(加固)与围岩相互作用 的机制、各种支护(加固)技术优化选择设计方法等道支护机理
中国矿业大学候朝炯教授等在已有研究的基础上，提出巷道锚杆支护围岩强度 强化理论。该理论基本内容如下： (1)锚杆支护的实质时锚杆与锚固区域的岩体相互作用组成锚固拱，形成统一 的承载结构； (2)锚杆支护可提高锚固体的力学参数，如弹性模量、粘聚力、以及内摩擦角 等参数，改善被锚固岩体的力学性能； (3)巷道围岩存在破碎区、塑性区以及弹性区，锚杆锚固区内岩体的峰值强度、 峰后强度及残余强度均能得到强化； (4)锚杆支护可以改变围岩应力状态，增加围压，并且提高围岩承载能力，改 善巷道支护状况； (5)围岩锚固体强度提高后，可减小巷道周围的破碎区、塑性区范围和巷道表 面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于巷道围岩的稳定。 围岩强度强化理论强调巷道松散围岩的峰后特性，及锚杆对峰后强度围岩的力
沿工作面推进方向的超前支承压力分布示意图
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标确定
超前支承压力的分布与工作面老顶运动状态密切相关，井下实测资料 表明，直接顶厚度与采高的比值 N可以反映老顶的来压强度，即在同样的 老顶条件下，N值越大，老顶来压强度越小；反之，老顶来压强度就越大。 因此，可以利用N来反映本区段超前支承压力的影响。
② 1950~1960年，广泛采用机械式锚杆，并开始对锚杆支护进行系统研究； ③ 1960~1970年，树脂锚杆推出并在矿井得到应用；
④ 1970~1980年，发明管缝式锚杆、胀管式锚杆并应用，研究新的设计方法，
长锚索产生； ⑤ 1980~1990年，混合锚头锚杆、桁架锚杆、特种锚杆等得到广泛应用，树脂锚 固材料得到改进；
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
对于煤层巷道而言，采动影响主要有两个方面，即本区段的采动影响 和相邻区段的残余采动影响。
① 本区段的采动影响：指因本
区段工作面回采引起的超前支 承压力的影响。在工作面的正 常推进过程中，由于采煤工作 面的大面积回采，工作面前方 煤体上形成了很大的超前支承 压力作用，这个超前支承压力 的影响是煤层巷道在整个服务 期间内围岩变形和破坏的主要 原因。
巷道围岩控制的基本目的和任务在 于提高巷道的稳定性，围岩应力、围岩
性质和围岩支护是决定巷道稳定性的基
本因素。巷道的布置、保护、卸压及支 护是围岩控制的基本手段。
一、煤矿巷道围岩控制概述
（一）、巷道围岩控制的主要发展阶段
巷道围岩控制随着煤炭生产的发展，科学技术的进步，已逐步 趋向完善，其发展的过程可分为三个阶段。 煤柱护巷和刚性支护为特征的巷道围岩控制阶段(50年代)
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
② 相邻区段的残余采动影响 ：相邻区段工作面回采时引起的侧向支承压力的 影响。侧向残余支承压力的大小和分布状态与护巷煤柱宽度密切相关，煤柱
尺寸对煤巷围岩稳定性的影响十分显著。
巷道围岩变形量与护巷煤柱宽度关系曲线
平行于工作面方向的侧向支承压力分布示意图
有成效的工作，取得了许多重要成果，产生了巨大的社会效益和经济效益。 1、掌握巷道矿压规律推进巷道布置改革
2、推进无煤柱护巷技术
3、运用卸压护巷方法 4、掌握巷道支架围岩关系 5、研制适应不同条件的巷道金属支架架型 6、发展锚喷支护技术 7、改善软岩巷道支护效果 8、进行巷道支护质量及顶板动态监测
9、完善巷道围岩控制测试的手段和装备
巷道围岩稳定性及控制技术
主要内容
一、《 煤矿巷道围岩控制概述》 二、《巷道围岩稳定性评价》
三、《巷道支护机理》 四、《巷道支护设计方法》
一、煤矿巷道围岩控制概述
我国煤炭成煤时期多，煤矿绝大多数采用井工开采。由于埋藏 深度大，软岩分布广，以及大多数巷道经受采动的强烈影响，控制 煤矿巷道的围岩要比一般地下工程困难。
学性能的改善作用，它揭示了锚杆支护对提高围岩峰值强度和残余强度的作用。
刚性梁理论
三、巷道支护机理
我国留美学者郭松等总结煤巷高预应力锚杆支护的应用情况提出刚性梁理论， 该理论的要点在于通过锚杆及时提供的很高的预应力来形成刚性顶板，刚性顶板本 身形成一个压力自撑结构，即刚性梁，充分利用水平应力来维护顶板稳定性，同时 减缓两帮围岩的应力集中和岩体破坏，进而从根本上维持围岩稳定。 刚性梁理论认为通过加大锚杆的预紧力可以相应地减小所用的锚杆长度，因而 这种理论推出开始曾经对生产现场有很强的吸引力。但是，这种理论的基本原理目 前仍有很大争议。国内按照这种理论在矿区巷道进行的有限尝试也因巷道发生多起 冒顶以失败而告终。
因此, 巷道支护的着眼点应放在
充分利、发挥和改善围岩的自承
能力上。
态，巷道周边浅部围岩的承载能力
得到显著提高，更多的浅部围岩从 无支护时的屈服状态转化为支护后 的弹性状态，围岩塑性区的范围明 显缩小。 (如图中蓝色曲线)
三、巷道支护机理
（二）、巷道支护原则
在巷道支护原理的指导下，为了安全、经济地维护好巷道，在选择支 护型式和参数时应遵循以下原则： 辩证地解决围岩应力与支护强度两者之间的相对关系； 根据实际情况进行一次或二次、多次支护； 提高围岩的自承能力； ① 将围岩由载荷体变为承载体 ② 积极发展主动支护，控制围岩变形
挖后，巷道上方的岩层会发生弯曲下沉。如果不及时进行支护，层状直接顶会与
老顶发生分离并会发生冒落。在这种情况下，顶板锚杆通过其张力将直接顶“钉” 在具有自承能力的老顶上，锚杆需要承受被悬吊岩层的自重。
稳定岩层
软弱岩层
虽然悬吊理论直观地揭示了锚杆的悬吊作用，但在分析过程中不考虑围岩的 自承能力，而且将被锚固体与原岩体分开，这与实际情况有一定差距。如果顶板 中没有坚硬稳定岩层或顶板软弱层较厚，围岩破碎区范围较大，无法将锚杆锚固 到上面坚硬岩层或者未松动岩层上，悬吊理论便不适用。
组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的 作用机理，但在分析过程中没有深入考虑围岩－ 支护的相互作用，只是将各支护结构的最大支护 力简单相加，从而得到复合支护结构总的最大支
锚杆作用角
护力，缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步 分析探讨，计算也与实际情况存在一定差距，一 般不能作为准确的定量设计，但可作为锚杆加固 设计和施工的重要参考。
改革巷道布置及发展金属支架为特征的巷道围岩控制阶段(60年
代~70年代) 利用围岩自稳能力和采用先进支护技术为特征的巷道围岩控制
阶段(80年代以来)
一、煤矿巷道围岩控制概述
（二）、巷道围岩控制技术的主要成就
近10多年来，我国煤炭系统广大学者和工程技术人员围绕改进巷道布
置和维护，开展矿井支护改革等，在巷道围岩控制的工程实践中进行了富
验研究，因而难以在工程中真正得到实际的应用。 因此，深化了对锚杆支护作用本质的认识，进而指导和促进煤矿锚杆支护技术的发展，本课 题将锚杆支护作用机理与巷道围岩的变形破坏方式结合起来，在大量理论分析、实验室试验、数 值模拟以及井下试验研究成果的基础上，对锚杆支护作用机理作进一步的解释和完善。
三、巷道支护机理
组合梁理论
三、巷道支护机理
该理论认为：在层状岩体中开挖巷道，当顶板在一定范围内不存在坚硬稳定 岩层时，锚杆的悬吊作用居次要地位。如果顶板岩层中存在若干分层，顶板锚杆
的作用将表现在两方面：一方面是依靠锚杆的锚固力增加各岩层间的摩擦力，防
止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象；另一方面，锚杆杆体可增加岩层 间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩 层锁紧成一个较厚的岩层，即组合岩梁。 组合梁理论是对锚杆将顶板岩层锁紧 成较厚岩层的解释。在分析中，将锚杆作
（四）、巷道支护理论学说
悬吊理论 传统学说 锚 杆 组合拱理论 围岩强度强化理论 刚性梁理论 近代学说 锚固平衡拱理论 最大水平应力理论 组合梁理论
支
护 理 论
悬吊理论
三、巷道支护机理
该理论认为：锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软岩层悬吊在上部较稳定的 岩层上，以增强较软弱岩层的稳定性。它所依据的是这样一种认识：井下巷道开
内存在着关键承载环，对巷道顶板可起到有效的支承作用。全长锚固锚杆的作用就
锚固平衡拱理论
三、巷道支护机理
该理论认为：锚杆支护对于提高围岩(特别是松散围岩)自身的最大承载能力没
有明显效果，但当围岩产生塑性破坏后，对提高围岩的残余强度及承载能力有显著