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   我國煤礦以井工開采為主,，需要在井下掘進(jìn)規(guī)模巨大的巷道工程(每年新掘巷道約12 000 km),。巷道的暢通與穩(wěn)定是保障煤礦安全、高效生產(chǎn)的必要條件,。

　　巷道圍巖控制是研究巷道從開挖到報(bào)廢全服務(wù)周期中礦山壓力顯現(xiàn)(包括圍巖與支護(hù)體變形,、破壞、失穩(wěn)等)規(guī)律及其控制的學(xué)科,。

煤礦巷道圍巖控制技術(shù)體系

　　經(jīng)過70年的發(fā)展,，我國煤礦巷道圍巖控制技術(shù)取得突破性進(jìn)展。對煤系沉積巖地層地質(zhì)力學(xué)特征,、巷道圍巖變形與破壞規(guī)律的認(rèn)識不斷加深,；圍巖控制理念實(shí)現(xiàn)了從被動支護(hù)到主動控制、圍巖與支護(hù)共同承載的跨越,，預(yù)應(yīng)力支護(hù),、主動改性、主動卸壓等圍巖控制方法得到廣泛認(rèn)可,；圍巖控制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從靜態(tài),、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到動態(tài)、信息化,、系統(tǒng)性,、科學(xué)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變；支護(hù)材料經(jīng)歷了從木材,、水泥(混凝土)到鋼材的變革,，形成了以錨桿支護(hù)為主，多種方法并舉的圍巖控制格局,；施工機(jī)具經(jīng)歷了人工、半機(jī)械化,、機(jī)械化的發(fā)展過程,，正向自動化、智能化邁進(jìn)。我國煤礦已形成具有中國特色的巷道圍巖控制技術(shù)體系,，顯著提高了巷道圍巖控制效果和安全程度,，為井工煤礦實(shí)現(xiàn)安全、高效生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。

　　盡管如此,，我國煤礦巷道圍巖控制技術(shù)還存在很多問題，需要繼續(xù)深入研究,。

　　(1) 煤礦巷道圍巖地質(zhì)條件存在復(fù)雜性,、多變性的特點(diǎn)，煤層作為圍巖的一部分,，是煤礦巷道的鮮明特色,。目前，對巷道圍巖,，特別是煤層地質(zhì)力學(xué)特性,，包括煤層中的孔隙、裂隙,、節(jié)理,、割理、層理等結(jié)構(gòu)分布與力學(xué)參數(shù),，煤層中的地應(yīng)力,、瓦斯對煤層力學(xué)性質(zhì)的影響等缺乏深入研究。地應(yīng)力測量主要在比較完整的巖層中進(jìn)行,，鮮有煤層地應(yīng)力實(shí)測數(shù)據(jù),。應(yīng)加強(qiáng)井下原位煤巖體地質(zhì)力學(xué)測試與分析，集中開展煤力學(xué)的研究與攻關(guān),，進(jìn)一步深化對巷道圍巖物理力學(xué)特性的認(rèn)識,。在此基礎(chǔ)上提出新的煤礦巷道圍巖分類方法，為巷道圍巖控制理論研究與設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ),。

　　(2) 采動應(yīng)力具有在時(shí)空上不斷移動,、變化的特征，是煤礦巷道的又一大特色,。雖然進(jìn)行了大量的采煤工作面周圍及煤柱支承壓力監(jiān)測,、理論分析與模擬研究，但還缺乏能長期,、穩(wěn)定,、有效監(jiān)測采動應(yīng)力的技術(shù)與儀器，還沒有完全弄清三維采動應(yīng)力的時(shí)空演化規(guī)律,；不同采煤方法與參數(shù)的工作面開采后形成的上覆巖層結(jié)構(gòu),，對巷道圍巖穩(wěn)定性影響的研究還不充分,。需要從應(yīng)力測試、監(jiān)測,、模擬,、理論建模等各個(gè)方面，系統(tǒng)開展采動力學(xué)研究,，為巷道圍巖控制提供力學(xué)基礎(chǔ),。

　　(3) 圍巖大變形是煤礦巷道的顯著特征。雖然采用彈塑黏性等連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論及多種數(shù)值模擬方法研究了圍巖變形與破壞規(guī)律,，但分析及計(jì)算結(jié)果與井下實(shí)際情況還有較大差距,。應(yīng)針對煤巖體介質(zhì)非均質(zhì)、非連續(xù),、各向異性,、內(nèi)含多尺度孔隙、裂隙及水,、瓦斯等特點(diǎn),，及不連續(xù)、不協(xié)調(diào)擴(kuò)容變形是圍巖大變形的主要組成部分,，采用多尺度,、多場、多相耦合及加卸載結(jié)合的研究方法,，進(jìn)一步開展采動煤巖體力學(xué)行為的研究,，建立適合煤巖體，特別是煤層的本構(gòu)關(guān)系與力學(xué)模型,，以揭示煤礦巷道圍巖變形破壞的本質(zhì),，使分析及計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際。

　　(4) 支護(hù)與圍巖相互作用是巷道圍巖控制研究的核心問題,。應(yīng)將圍巖與支護(hù)看成相互作用,、共同承載的整體，圍繞強(qiáng)度,、剛度及穩(wěn)定性等開展支護(hù)力學(xué)研究,。繼續(xù)深化原巖應(yīng)力場、采動應(yīng)力場與支護(hù)應(yīng)力場“三場”分布特征及相互作用研究,；深化各種圍巖控制方式與圍巖相互作用機(jī)制的認(rèn)識,；進(jìn)一步研究支護(hù)與改性相互協(xié)調(diào)、互補(bǔ)的作用機(jī)制,，支護(hù)與卸壓耦合作用機(jī)制及支護(hù)–改性–卸壓“三位一體”聯(lián)合控制作用原理,；在此基礎(chǔ)上，提出更適合煤礦巷道圍巖控制的新理論,、新方法,。

　　(5) 巷道圍巖控制設(shè)計(jì)雖有很大進(jìn)展,，但仍有不少礦區(qū)還以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，缺乏普遍認(rèn)可,、定量化的設(shè)計(jì)方法。應(yīng)進(jìn)一步提高初始設(shè)計(jì)的合理性,，加大動態(tài)化,、信息化、系統(tǒng)性設(shè)計(jì)方法的推廣力度,，積極運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù),，實(shí)時(shí)、精確捕捉設(shè)計(jì)全過程中的各種信息,，及時(shí)進(jìn)行反饋,，不斷優(yōu)化圍巖控制設(shè)計(jì)，并確保巷道安全,。

　　(6) 錨桿支護(hù)已成為煤礦巷道圍巖控制的主體方式,，解決了一般條件巷道支護(hù)問題。但對于復(fù)雜困難巷道,，仍有很多難題需要深入研究,。在錨桿支護(hù)理論方面，需要進(jìn)一步研究大變形巷道錨桿支護(hù)機(jī)制,、錨桿與錨索協(xié)調(diào)作用機(jī)制等,。在錨桿支護(hù)材料與構(gòu)件、井下施工及監(jiān)測等方面,，還需開發(fā)適應(yīng)高應(yīng)力,、大變形、強(qiáng)沖擊的錨桿新材料,、新產(chǎn)品,；優(yōu)化錨桿支護(hù)構(gòu)件幾何參數(shù)及力學(xué)性能，研究構(gòu)件的匹配性,；開發(fā)錨桿高精度加工工藝與設(shè)備,，提高錨桿加工質(zhì)量；研制錨桿,、錨索預(yù)應(yīng)力精確施加技術(shù)與設(shè)備,，確保施工質(zhì)量；研發(fā)快速,、準(zhǔn)確,、無損的錨桿監(jiān)測系統(tǒng)，滿足信息化設(shè)計(jì)與安全的要求,。

　　(7) 注漿加固是破碎圍巖控制的有效手段,。但是與注漿材料和設(shè)備的發(fā)展相比,，注漿理論研究已明顯滯后。需要深入研究漿液在不規(guī)則節(jié)理,、裂隙及交叉裂隙網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散流動規(guī)律,，圍巖各向異性、漿液時(shí)變性等因素對注漿效果的影響,。在注漿材料方面,，需不斷開發(fā)更適合煤礦巷道圍巖的新型低成本、環(huán)境友好型注漿材料,。在注漿質(zhì)量檢測與注漿效果評價(jià)方面,，研發(fā)能實(shí)時(shí)監(jiān)測注漿壓力、流量,、漿液黏度等注漿參數(shù)的儀器,，及可靠的注漿效果檢測儀器，以提高注漿施工質(zhì)量,，準(zhǔn)確評價(jià)注漿效果,。

　　(8) 卸壓法是高應(yīng)力、強(qiáng)采動巷道圍巖控制的有效應(yīng)力途徑,。目前,，水力壓裂法得到較多應(yīng)用，但無論在水力壓裂卸壓機(jī)制,、工藝技術(shù),，還是施工機(jī)具、設(shè)備及監(jiān)測儀器方面,，仍需進(jìn)行大量深入的研究工作,。包括煤巖體中水力裂縫起裂、擴(kuò)展規(guī)律及卸壓機(jī)制,；水力壓裂參數(shù)的定量化設(shè)計(jì),，提高設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性；水力壓裂機(jī)械化,、自動化施工設(shè)備研發(fā),，提高施工質(zhì)量與效率；水力裂縫擴(kuò)展與卸壓效果檢測,、監(jiān)測儀器開發(fā),，實(shí)現(xiàn)水力壓裂效果的準(zhǔn)確評價(jià)。

　　(9) 除個(gè)別巷道地質(zhì)條件好的礦區(qū),，我國煤礦巷道掘進(jìn)速度仍普遍較低,，不能滿足采煤工作面快速推進(jìn)的要求。應(yīng)根據(jù)不同巷道圍巖條件，開發(fā)不同形式的快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)及裝備,，提高掘進(jìn)與支護(hù)作業(yè)的機(jī)械化,、自動化水平，并向智能化發(fā)展,，從而大幅提高成巷速度,，解決日益突出的采掘接續(xù)緊張的矛盾。

　　總之,，隨著我國煤礦開采深度,、范圍、強(qiáng)度的不斷增加,，軟弱破碎圍巖巷道、深部高應(yīng)力巷道,、受強(qiáng)烈采動影響巷道,、沖擊地壓巷道等復(fù)雜困難條件越來越多，對巷道圍巖控制技術(shù)提出更高,、更嚴(yán)格的要求,，在今后很長一段時(shí)間內(nèi)，仍需要進(jìn)行持續(xù)不斷的攻關(guān)研究,。