沿空留巷研究現(xiàn)狀

1、1.2研究現(xiàn)狀沿空留巷上覆巖層活動規(guī)律的研究綜述陸士良編著無煤柱護巷礦壓顯現(xiàn)研究，提出了沿空留巷頂板下沉量主要取決于冬隙帶巖層取得平衡前的強烈沉降后勺重要觀點56。朱德仁提出了長壁工作面端頭頂板可能形成一角形懸板轉(zhuǎn)構(gòu)的觀點19,人們認識到沿空留巷的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與采場老頂?shù)年P(guān)系，建立的采場頂板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型為人們研究沿空留巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律提供了啟示和契機。何廷峻20根據(jù)MARCUS板的簡化計算法，把三角形懸板看成由若干偽傾斜條梁組成的板，進一步研究了老頂在工作面端頭形成的三角形懸板對沿空巷道的危害，并對懸頂破斷結(jié)構(gòu)進行了分析，并嘗試預(yù)測三角形懸頂在沿空留巷中破斷的位置和時間，為確定滯后加固沿空巷道的

2、時間和長度提供了理論依據(jù)。漆泰岳2122通過現(xiàn)場實測和理論分析，對不同圍巖條件下基本頂斷裂引起的整體澆注充填體的支護強度和變形能力進行了深入研究，提出了使沿空留巷巷道保持穩(wěn)定的整體澆注充填體支護強度與變形的理論計算方法，并且對沿空留巷整體澆注充填體的適應(yīng)性進行了研究。應(yīng)用彈性基礎(chǔ)梁理論和數(shù)值模擬證明，沿空留巷的老頂斷裂不會發(fā)生在靠巷道煤幫側(cè)的邊沿的上方，而是煤層內(nèi)的上方，老頂斷裂深度隨圍巖級類的提高而加大；煤層和直接頂?shù)膭偠葘ψo巷帶的穩(wěn)定性影響較大，剛度越大護巷帶切頂效果越好。涂敏23運用Winker彈性地基理論，把沿空留巷上方頂板看成彈性薄板條，建立了頂板運動力學(xué)模型，導(dǎo)出了頂板撓曲運動方程

3、，分析了頂板內(nèi)應(yīng)力分布的特征。孫恒虎吩9通過相似材料立體模型實驗，深入分析沿空留巷礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，揭示了沿空留巷圍巖活動的前期和后期規(guī)律，進而提出并討論了支護前期作用和后期作用問題，指出支護前期作用對控制頂板下沉的效果是顯著的，而對控制頂板平移下沉的效果不明顯。前期支護應(yīng)堅持以頂為主，F(xiàn)：、讓兼顧忸支護原則。設(shè)計支護最大載荷以前期為主。后期支護應(yīng)堅持以讓為主，-讓、頂兼顧I的支護原則。設(shè)計支護最大變形以后期為主。李化敏24認為沿空留巷頂板巖層運動可分為前期活動、過渡期活動及后期活動三個時期，對應(yīng)的巷道變形特征為前期頂板以旋轉(zhuǎn)變形為主，過渡期頂板仍以旋轉(zhuǎn)變形為主，但變形速度快、變形量大，后期頂板運

4、動特征以平行下沉為主，但下沉速度較小。巷旁充填體不能改變老頂入結(jié)構(gòu)附形態(tài)。只需保持直接頂?shù)耐暾团c老頂?shù)木o貼，不能改變頂板巖層過渡期活動時頂板下沉量的大小，也不能約束頂板巖層后期活動而引起的平行下沉。明確了頂板巖層運動各階段巷旁充填體的作用，根據(jù)充填體與頂板相互作用原理，確定了各階段沿空留巷巷旁充填體支護阻力的控制設(shè)計原則，并建立了相應(yīng)的支護阻力及合理壓縮量數(shù)學(xué)模型。王衛(wèi)軍25根據(jù)砌體梁理論，老頂以給定變形方式作用于沿空巷道圍巖，應(yīng)用能量原理分析了巷道圍巖的變形機理，建立了巷道頂煤的力學(xué)模型，運用變分法對老頂給定變形下頂煤的變形進行了初步求解，并對頂煤下沉量與支護阻力、煤體彈性模量、巷道寬度的

5、關(guān)系進行了探討。謝文兵2628在工程實踐基礎(chǔ)上，采用適合分析巖層斷裂和垮落的數(shù)值分析軟件UDEC建立相應(yīng)的數(shù)值分析模型，詳細分析了沿空留巷圍巖運動規(guī)律，系統(tǒng)分析了基本頂斷裂位置、端頭不放頂煤長度、原有巷道支護技術(shù)、充填體寬度、充填方式和充填體強度對沿空留巷圍巖穩(wěn)定性影響規(guī)律，得出了許多有益的結(jié)論。研究結(jié)果表明，在保證頂煤及頂板穩(wěn)定的前提下，合理利用圍巖運動規(guī)律，確定合理的充填方式和充填體強度，既能保證充填體穩(wěn)定，又能達到很好的留巷效果。華心祝2931從如何提高巷道圍巖自承能力入手，提出了一種主動的巷旁加強支護方式巷旁錨索加強支護，建立了考慮巷幫煤體承載作用和巷旁錨索加強作用的沿空留巷力學(xué)模型，

6、并分析了巷內(nèi)錨桿支護和巷旁錨索加強支護的作用機理。利用理論分析所得結(jié)論，進行了工程實踐，其研究成果為較大采高工作面沿空留巷技術(shù)提供了理論依據(jù)和借鑒經(jīng)驗。朱川曲3233根據(jù)沿空留巷圍巖變形大且圍巖力學(xué)參數(shù)中有許多隨機變量的特征，闡述了支護結(jié)構(gòu)可靠性分析的必要性。應(yīng)用工程結(jié)構(gòu)可靠性理論，建立了沿空留巷支護結(jié)構(gòu)可靠性分析模型，得到了支護結(jié)構(gòu)可靠度的計算公式。研究認為，通過合理選擇錨桿類型、加大錨桿支護密度、改善錨固體及充填材料力學(xué)性能等措施，可達到提高沿空留巷支護結(jié)構(gòu)可靠性的目的。沿空留巷巷旁支護阻力的研究綜述英國學(xué)者WMttaker3536等人將采場礦壓研究的Wilson模型加以發(fā)展，利用巖體結(jié)構(gòu)

7、靜力關(guān)系提出了分離巖塊力學(xué)模型(DetachedBlockTheory)；蘇聯(lián)學(xué)者B.胡托爾諾依將采場礦壓懸梁模型推廣到沿空留巷的研究中，得到了計算巷旁支護切斷直接頂?shù)墓ぷ髯枇τ嬎闶?70這些理論都認為：作為直接頂之上的老頂破斷后能形成一自身平衡的結(jié)構(gòu)。直接頂沿煤壁破斷后形成一與老頂無力的聯(lián)系的孤立巖塊，沿空留巷的支護阻力可按能支撐直接頂這一孤立巖塊的重量計算。這些理論忽視了支護作用對頂板巖層穩(wěn)定性和自承能力的影響。英國學(xué)者Smart提出了頂板傾斜力學(xué)模型(RoofBeamTiltTheory),這種方法的基本思想是限制巷道煤體一側(cè)到采空區(qū)邊緣之間的頂板的下沉量，提出了頂板傾斜角和轉(zhuǎn)動支點位置

8、是巷旁支護設(shè)計的兩個重要參數(shù)的觀點380陳名強39認為巷旁支護的工作阻力應(yīng)能承受巷道上方（包括巷旁支護及其頂板懸伸范圍）相當(dāng)于采厚四倍的直接頂巖石重量，承受由于支撐點和上覆巖層載荷重心不一致引起的附加載荷，承受上覆巖層破斷時的動壓載荷，承受由工作面上下端頂板形成的三角板懸板轉(zhuǎn)構(gòu)重量及其破斷前移時的載荷。吳健40借鑒采場支架與圍巖相互作用的研究成果，提出了沿空留巷支護系統(tǒng)最終承受的是冒落帶巖塊的靜壓以及巷道變形大小由裂隙帶活動和穩(wěn)定過程決定的觀點。據(jù)此，討論了沿空留巷的力學(xué)模型、巷旁支護載荷的計算及支架可縮量的設(shè)計。孫恒虎吩9根據(jù)煤層頂板特征和彈塑性力學(xué)的有關(guān)理論，將長壁工作面沿空留巷的煤層頂板

9、簡化成了層間結(jié)合力忽略不計的矩形加層板II,認為沿空留巷支護載荷只與短支承邊界的載荷有關(guān)。采用條帶載荷法和塑性極限分析法來確定沿空留巷巷旁支護阻力，同時還提出了巷旁支護體的后期阻力的計算方法。周華強41通過相似材料模擬試驗，認為巷旁充填體控制頂板下沉是通過其對頂板足夠的支撐作用，改變頂板彎矩分布、實現(xiàn)充填體側(cè)切落下位頂板。一方面卸掉部分切落巖塊作用在巷道支護體系上的載荷。另一方面為上位頂板平衡創(chuàng)造條件，使巷道頂板變形不受下位被切落巖層的平衡結(jié)構(gòu)控制，而是服從更上位下沉量較小的老頂傾斜下沉規(guī)律。由于頂板巖層分層或分組垮落，沿空留巷巷旁充填體必需的切頂阻力根據(jù)最難切落的那層巖層（巖層組）切頂需要來

10、確定。柏建彪4243研究認為，巷旁支護阻力大小應(yīng)根據(jù)塊體不同時期的平衡條件推導(dǎo)出不同時期的巷旁支護阻力的計算式，根據(jù)極限平衡梁理論給出了巷旁充填體的初期、后期阻力計算式。該算式已經(jīng)涉及到了煤體對老頂?shù)目刂谱饔?，但由于巷道圍巖和老頂斷裂位置等參數(shù)選定往往受人為因素的影響，所以計算結(jié)果不太合理。張東升4445采用相似材料模擬和計算機數(shù)值模擬，對沿空留巷老頂破斷位置與形狀、不同支護方式對頂板活動的影響以及巷旁充填技術(shù)參數(shù)的確定進行了初步分析，并給出了充填帶寬度和充填材料抗壓強度的最低要求。馬立強46"在巷內(nèi)充填原位沿空留巷技術(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)巖層控制的關(guān)鍵層理論，建立巷內(nèi)充填原位沿空留巷圍巖結(jié)

11、構(gòu)力學(xué)模型，推導(dǎo)出不同地質(zhì)條件下巷內(nèi)充填體的支護阻力計算式，并對圍巖與巷內(nèi)充填體之間的相互作用機制進行深入分析。研究結(jié)果表明，留巷圍巖的穩(wěn)定性與充填體的支護阻力和巷內(nèi)支護方法密切相關(guān)。采用錨梁網(wǎng)索巷內(nèi)支護技術(shù)結(jié)合及時巷內(nèi)充填和加強臨時支護等工藝措施，可形成良好的充填體的巖共同承載體系，能充分發(fā)揮留巷圍巖的自承能力，增強巷道整體性，有效減小需由充填體來平衡的圍巖載荷。沿空留巷工程實踐的研究綜述國外沿空留巷工程實踐概況世界一些主要產(chǎn)煤國家對沿空留巷的礦壓顯現(xiàn)、適用條件、合理支護形式及新型支護材料等都進行了大量研究，在這方面做得較多的是前蘇聯(lián)、德國、英國、波蘭等國家。前蘇聯(lián)在現(xiàn)場對許多專門為沿空留巷

12、設(shè)計的支架進行了試驗，并結(jié)合理論分析和實驗室研究進行了各種實測工作，據(jù)報導(dǎo)，至199孫，俄羅斯無煤柱開采產(chǎn)量占80%,對不同礦區(qū)變動在60%90%之間，在各種無煤柱護巷方式中，應(yīng)用最廣的是沿空留巷，占65%4849。德國無煤柱開采多為沿空留巷，其傳統(tǒng)的巷旁支護多采用木垛、肝石帶等，60年代末德國根據(jù)本國資源特點，研究成功了采用石膏、飛灰加硅酸鹽水泥、什石加膠結(jié)料等低水材料作為巷旁充填，有效地減少了重型支架和巷道的變形，從而實現(xiàn)1418m2斷面巷道第二次利用，且不需修理，取得了良好經(jīng)濟效益。目前，該國有1/22/3的沿空留巷采用這項技術(shù)1415。而且，德國在埋深8001000m的煤層開采中成功地

13、運用了沿空留巷技術(shù)，并通過實測得出了預(yù)計留巷移近量的經(jīng)驗公式。英國煤層普遍較薄，多用沿空留巷，巷旁支護多采用肝石帶，并研制出了什石帶機械化砌筑裝置。同時，在提高肝石帶強度方面進行了不少探索，研制成功不同膠結(jié)物的膠結(jié)肝石帶。197處在井下試驗成功了高水材料巷旁充填，隨后有了迅速的發(fā)展，高水材料充填己占全英巷旁充填的90%左右1416。波蘭無煤柱開采應(yīng)用較多的是沿空留巷，在前進式或后退式采煤時都用單巷準備，沿空留巷應(yīng)用于走向開采或傾斜開采根據(jù)備件而定。沿空留巷一般巷內(nèi)支護采用金屬可縮性支架，巷旁支護使用充填帶、肝石帶或混凝土墩柱等。國內(nèi)沿空留巷工程實踐概況我國沿空留巷發(fā)展始于20世紀50年代，首先

14、在一些薄煤層開采中用肝石帶代替煤柱作為巷旁支護用，如淄博、雞西、本溪、雙鴨山、棗莊、峰峰等礦區(qū)薄煤層中都有應(yīng)用57。但由于肝石的沉縮量大，不能與巷內(nèi)支架相匹配，使得巷內(nèi)支架變形嚴重，維護工作量大，并沒有形成完整和系統(tǒng)的無煤柱開采技術(shù)體系。20世紀60、70年代在中厚煤層應(yīng)用密集支柱、木垛、砌塊等作為巷旁支護取得一定成效，但這些方法又各有優(yōu)缺點。例如，平頂山一礦在丁組中厚煤層，沿空留巷采用密集支柱及抬棚作巷旁支護，巷內(nèi)支架應(yīng)用工字鋼打立柱加強支護試驗取得成功。此階段沿空留巷的研究是以實測為基礎(chǔ)的宏觀規(guī)律描述階段，主要是在現(xiàn)場實測沿空留巷圍巖變形，支架載荷和與回采工作面距離關(guān)系的基礎(chǔ)上，根據(jù)實測曲

15、線從宏觀角度描述具體地質(zhì)條件下沿空留巷的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。該階段的主要成果是，比較正確地描述了沿空留巷的若干礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，總結(jié)出了當(dāng)時在頂板中等穩(wěn)定、底鼓不嚴重的薄及中厚水平煤層及緩斜煤層條件適用的沿空留巷開采技術(shù)。其缺陷是，尚不能正確預(yù)測不同地質(zhì)條件下沿空留巷的礦壓顯現(xiàn)特征，當(dāng)條件改變時，就需要重新試驗，形成了試而再試的經(jīng)驗研究模式，使沿空留巷中的很多基本問題都未得到解決890在20世紀80年代，隨著我國煤礦大力推行綜合機械化采煤后，隨著采高不斷增大、工作面推進加快、巷道頂?shù)滓平吭龃?，我國煤礦工作者在引進、吸收國外的巷旁充填技術(shù)的同時，發(fā)展了高水巷旁充填護巷技術(shù)。但高水充填材料強度低、強度增加

16、慢、易風(fēng)化碎裂，墻體難以承受采動引起的動壓影響，巷道難以維護。高水充填材料的性能差加之充填速度無法緊跟快速推進的工作面，不能實現(xiàn)與高產(chǎn)工作面同步推進，因此，此項技術(shù)的應(yīng)用受到了很大的制約89,2123。20世紀90年代以來，我國有些學(xué)者在厚煤層綜放工作面進行了一些沿空留巷研究，如潞安礦務(wù)局常村煤礦綜放工作面，巷內(nèi)采用錨梁網(wǎng)索聯(lián)合支護，巷旁支護采用高水材料充填加空間錨栓加固技術(shù)，成功地進行了綜放大斷面沿空留巷試驗2628,4447。對我國五十年代以來的沿空留巷成果進行分析，得出以下結(jié)論6'844仞：(1)在回采工作面后方附近，由于裂隙帶巖層取得平衡之前的急劇沉降，引起巷道頂板在短期內(nèi)劇烈

17、下沉。一般情況下，沿空巷道頂板下沉速度工作面后方1020m處最大，工作面附近沿空留巷維護比較困難。(2)隨著煤層厚度的增加，巷內(nèi)支護可以選用錨桿支護，但最好配合使用工字鋼或U型鋼可縮性支架進行支護，因為巷內(nèi)支架對巷旁充填體的穩(wěn)定性有一定的保護作用。(3)沿空巷道的頂板往往明顯向采空區(qū)方向傾斜，傾角一般為3°6°。如果直接頂冒落能夠填滿采空區(qū)，則老頂處于平衡狀態(tài)，采動期間沿空留巷的頂板下沉量與煤層采厚成正比關(guān)系，一般為采高的10%20%,基本上屬于窗定變形|0(4)當(dāng)煤層厚度小于3.0m時，沿空留巷效果較為理想的巷道一般直接頂巖性為頁巖、泥巖、砂質(zhì)頁巖等巖層，而且直接頂厚度較

18、大，巷旁支護方式普遍采用整體澆筑式充填帶維護巷道，留巷效果理想。(5)如煤層上部覆蓋自身不能平衡的堅硬巖層，則需設(shè)置強力的切頂支架，甚至人工挑頂，為老頂平衡創(chuàng)造條件。否則，沿空留巷的頂板下沉量可能顯著增加，甚至沿煤幫切頂。1、沿空掘巷上覆巖體活動規(guī)律研究綜述針對沿空掘巷圍巖力學(xué)環(huán)境和維護特點，對巷道上覆巖層穩(wěn)定狀況、沿工作面傾斜方向上覆巖層的活動規(guī)律研究較少。通過對工作面及順槽礦壓觀測分析和相似模擬實驗開展研究認為，隨工作面回采推進，采空區(qū)側(cè)煤體及上覆巖層依次垮落，形成砌體梁結(jié)構(gòu)；側(cè)向煤體支承壓力峰值點與采放比有關(guān)，且隨采放比增大峰值點遠移，有利于留設(shè)窄煤柱；分析了巷道上覆巖層結(jié)構(gòu)特征，提出煤

19、柱寬度d與側(cè)向壓力峰值點深入煤體的距離x有關(guān)，一般認為d小于x是比較合理的，此時對巷道的穩(wěn)定性有利?；卷斞貎A斜方向形成的結(jié)構(gòu)作為沿空掘巷圍巖的大結(jié)構(gòu)，基本頂在工作面端頭形成的弧三角形塊視為巷道上方的關(guān)鍵塊，定性分析了關(guān)鍵塊在巷道不同階段的穩(wěn)定性，認為關(guān)鍵塊在不同階段是穩(wěn)定的，為沿空掘巷創(chuàng)造了良好的外部力學(xué)環(huán)境。李學(xué)華等人提出了綜放沿空掘巷圍巖大小結(jié)構(gòu)的觀點，探討了該類巷道圍巖變形的基本規(guī)律，分析了巷道的圍巖應(yīng)力特點及其影響圍巖變形的力學(xué)機制；建立了上覆巖體大結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析模型，研究了大結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。柏建彪等人圍繞綜放沿空掘巷圍巖穩(wěn)定性問題，建立了綜放沿空掘巷基本頂三角塊結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，計算分析

20、三角塊結(jié)構(gòu)在巷道不同階段的穩(wěn)定系數(shù)，認為該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是綜放沿空掘巷穩(wěn)定的前提。王衛(wèi)軍等人在分析綜放沿空掘道頂煤力學(xué)環(huán)境的基礎(chǔ)上，運用能量變分理論求解頂煤混合邊界條件問題，并簡要探討了支護阻力、頂煤厚度、頂煤力學(xué)特性、巷道寬度和頂煤下沉量的關(guān)系。對選擇綜放沿空掘巷頂煤的支護參數(shù)有一定的指導(dǎo)意義。斯理論描述巖層移動時，認為在采空區(qū)上方直接形成了綜合移動帶一塌落和彎曲，而往上是純彎曲帶，并確定塌落帶高度為3060m上世紀50年代，前蘇聯(lián)Cr阿威爾辛等認為，在沒有巖層破壞的狀態(tài)中上覆巖層幾近于塑性移動過程，介質(zhì)為塑性介質(zhì)；到60年代，波蘭Salustowicz等人在測定不同深度重力加速度的大小時，發(fā)現(xiàn)

21、地殼的外層部分在相對于其內(nèi)層部分發(fā)生蠕變；70年代初，巖土工作者建立并驗證適于描述長期荷載作用下巖石行為的流變模型，并對巖石流變特性進行研究。對巖體水平移動和變形進一步分析，考慮時間因素的影響，從開始回采到巖層移動過程完全停止，在巖體變形范圍內(nèi)，由于礦產(chǎn)采出和采出空間的收縮，不斷發(fā)生靜力平衡的破壞，覆巖拉伸和壓縮區(qū)的輪廓時刻在變化，各點的變形也在增大或減小。2、沿空掘巷窄煤柱穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀長期以來，留煤柱護巷方式一直是我國煤礦井工開采的主要方式。我國先后在開灤、陽泉、平頂山等礦區(qū)的三、四十個工作面進行了沿傾斜方向煤體殘余支承壓力的現(xiàn)場觀測，取得了大量的觀測結(jié)果。豐城礦務(wù)局坪湖煤礦，在煤層厚度2

22、.4m、傾角200°的煤體中觀測到沿傾斜方向距煤體邊緣3m范圍內(nèi)的煤體應(yīng)力較小，應(yīng)力峰值區(qū)大約位于1222m范圍內(nèi)，支承壓力影響的峰值位置距煤體邊緣12m。同時發(fā)現(xiàn)，支承壓力峰值隨著時間變化向煤體內(nèi)部轉(zhuǎn)移。淮北楊莊礦的觀測結(jié)果，從煤體邊緣至煤體內(nèi)部7m處為塑性區(qū)，其中03.5m為松弛區(qū);煤體內(nèi)7m以外為彈性區(qū)，其中7llm為彈性應(yīng)力升高區(qū)，11m以外逐步恢復(fù)到原始應(yīng)力區(qū)。澄合礦務(wù)局權(quán)家河煤礦觀測結(jié)果，沿傾斜方向煤體內(nèi)支承壓力的峰值位置在410m范圍。從國內(nèi)外研究發(fā)展趨勢總體來看，留設(shè)煤柱護巷的方式受各種條件限制，主要有兩種趨勢，一種為寬煤柱方式，目的是為了避開壓力峰值，減少對巷道的破

23、壞;另一種為窄煤柱或無煤柱留巷方式，兩者在不同條件下都有比較廣泛的應(yīng)用，研究與發(fā)展水平也各具特色。與中厚煤層和厚煤層分層開采一樣，綜放工作面采放以后，在其相鄰的煤體（柱）上和一定范圍的冒落區(qū)內(nèi)將形成增壓區(qū)、減壓區(qū)、免壓區(qū)。當(dāng)右邊工作面采放后，由于煤層采放厚度大，冒落肝石和剩余浮煤難以充滿采空區(qū)，老頂下沉并在采空區(qū)邊緣發(fā)生斷裂，煤體上的頂板彎曲并以一定角度向采空區(qū)傾斜，側(cè)向支承壓力向煤體內(nèi)轉(zhuǎn)移。在頂板彎曲下沉、支承壓力轉(zhuǎn)移過程中，邊緣煤體被破壞，形成一定厚度的破碎區(qū)，同時，在煤體邊緣一定范圍（一般07m）內(nèi)形成應(yīng)力降低區(qū)，為沿空掘巷創(chuàng)造了有利條件。國內(nèi)外采用多種手段從不同角度研究應(yīng)力分布和變形與

24、破壞狀態(tài)是分析煤柱穩(wěn)定性的重要依據(jù)。國內(nèi)外在這方面做過許多現(xiàn)場觀測、試驗研究和理論研究。前蘇聯(lián)烏日洛夫礦觀測了距采空區(qū)不同距離內(nèi)開掘的巷道變形。結(jié)果表明，采空區(qū)邊界附近煤體的支承壓力明顯影響范圍約為10m,位于支承壓力最大影響帶（46m）內(nèi)的巷道產(chǎn)生失穩(wěn)和較大變形。南非爾崗煤田通過對煤體邊緣殘余支承壓力的觀測，得出最大支承壓力作用在煤體邊緣10m處。我國早在上個世紀70年代，為配合推廣無煤柱護巷技術(shù)，先后在開灤、陽泉、平頂山等礦區(qū)的三、四十個工作面進行了沿傾斜方向煤體殘余支承壓力的現(xiàn)場觀測，取得了大量的觀測結(jié)果。1985年，西安科技大學(xué)吳紹倩教授在對采場及沿空煤柱礦壓規(guī)律進行了深入研究，并結(jié)果

25、實際礦井觀測結(jié)果，系統(tǒng)地提出了無煤柱開采技術(shù)，并將該技術(shù)在實際礦井進行了應(yīng)用和推廣。通過現(xiàn)場觀測結(jié)果，對于煤體邊緣的力學(xué)狀態(tài)可以分為：卸載松散區(qū)、塑性強化區(qū)、彈性變形區(qū)、原始應(yīng)力區(qū)。在具體的采礦與地質(zhì)條件下，有些因素影響采空區(qū)邊緣煤體應(yīng)力分布和力學(xué)特征。文獻【136】（136劉聽成，周宏偉.無煤柱護巷的基礎(chǔ)研究.煤炭科學(xué)基金項目研究報告，1993）根據(jù)國內(nèi)15個礦區(qū)24個礦井27個工作面的觀測統(tǒng)計分析，得出主要影響因素有，煤體硬度、直接頂巖性、煤層傾角、煤層采高及開采深度，并得出卸載帶寬度L.s、塑性帶寬度L,和影響帶寬度Lo的計算公式。上世紀7080年代，國內(nèi)許多院校和研究院所利用相似材料模

26、型，進行了有關(guān)煤體邊緣應(yīng)力分布的實驗研究。西安科技大學(xué)通過相似材料模擬實驗，驗證了采深采高、傾角和直接頂?shù)攘W(xué)參數(shù)對沿傾斜支承壓力的影響，并得出最大應(yīng)力集中系數(shù)K的關(guān)系式。重慶大學(xué)采用立體相似模擬，得出煤體邊緣支承壓力的近似關(guān)系，認為支承壓力峰值距煤體邊緣3Sm,峰值壓力集中系數(shù)約為1.5,支承壓力影響范圍為25m左右114j0理論研究方面，國內(nèi)許多學(xué)者借助彈性力學(xué)建立煤體邊緣的力學(xué)平衡方程，經(jīng)過必要的簡化和假設(shè)，以及利用某種強度準則（如莫爾一庫侖強度準則）確定塑性區(qū)寬度，并獲得煤體邊緣彈性應(yīng)力區(qū)、塑性應(yīng)力區(qū)應(yīng)力分布的解析表達式。這些研究普遍存在忽略剪應(yīng)力：xy等問題，國內(nèi)有學(xué)者對此進行了修正

27、，推到出基于極限平衡理論的煤體邊緣塑性區(qū)內(nèi)應(yīng)力。，、塑性區(qū)寬度x,的關(guān)系式137,138考慮綜放開采條件和傾角因素的影響，謝廣祥等也應(yīng)用彈塑性極限平衡理論，分析得出綜放面傾向煤柱支承壓力峰值位置的計算式及分布規(guī)律139ja劉洋在總結(jié)大量煤柱研究的基礎(chǔ)上研究了煤柱強度和變形規(guī)律，煤柱破壞過程以及合理的煤柱寬度留設(shè)方法140jo李慶忠對綜放面小煤柱護巷進行了分析，研究了綜放條件下的窄煤柱的變形破壞機理14103、綜放沿空掘巷工程實踐研究楊建輝等人20以峰峰礦區(qū)萬年礦碎裂結(jié)構(gòu)巖體頂板巷道為例，分析了巷道頂板和兩幫的破壞形式及其破壞原因。利用錨桿、錨索聯(lián)合支護技術(shù)解決了巷道支護穩(wěn)定。楊淑華31等人在現(xiàn)

28、場觀測和動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，研究了綜放采場支架載荷有時比分層開采大而有時小的力學(xué)機理，提出了綜放采場的兩種典型頂板結(jié)構(gòu)以及它們的靜力和動力學(xué)特征，對綜放支架的設(shè)計和選型有實際的指導(dǎo)意義?？导t普32在分析深部高地應(yīng)力巷道圍巖變形與破壞特征并指出了目前錨桿支護存在問題的基礎(chǔ)上，提出了高預(yù)應(yīng)力、強力支護理論與錨桿支護設(shè)計準則;通過井下實測數(shù)據(jù)，分析深部礦井地應(yīng)力分布特征，介紹了強力錨桿支護系統(tǒng)，包括強力錨桿，強力鋼帶及強力錨索，完成了井下試驗，井下試驗表明，高預(yù)應(yīng)力、強力錨桿支護系統(tǒng)能有效控制深部巷道強烈變形，保持圍巖穩(wěn)定。楊同敏(114等人通過對潞安礦務(wù)局王莊礦4320綜放面留Sm窄煤柱的錨網(wǎng)支護

29、實踐分析認為：掘進影響期巷道圍巖變形量小，累計變形量頂?shù)诪?8.06mm,兩幫為32.46mm,最大變形速度頂?shù)诪?.3mm/d,兩幫為1.61mm/d掘進SOm后趨于穩(wěn)定；回采期間巷道兩幫的變形量和變形速度均大于頂?shù)?，兩幫相對變形量?58.7mm,最大變形速度為77.1mm/d;頂?shù)紫鄬ψ冃瘟繛?73.45mm,最大變形速度為58mm/d。且頂煤下沉量大于底鼓量，占頂?shù)滓平康?7.3%;煤柱幫的變形量大于實體煤幫的變形量，占兩幫移近量的60%以上;巷道受采動影響的范圍較大，其中兩幫為901OOm,頂?shù)诪?070m。但巷道受采動劇烈影響范圍較小，頂?shù)准s為2025m,兩幫約為3040mo陳學(xué)偉(11s等人通過對鮑店煤礦1306綜放窄煤柱沿空掘巷的礦壓顯現(xiàn)特征進行研究后認為：工作面超前支撐壓力影響范圍大，一般為120160m,劇烈影響為5060m;巷道變形量也大；巷道礦壓顯現(xiàn)表現(xiàn)出明顯的周期性。一般為20m左右;綜放