震源扰动型巷道冲击矿压破坏力能准则及实践

第４１卷第４期　２０１６年　４月　煤　炭　学　报　Ｖｏ１．４１　ＮＯ．４　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ　ＣＯＡＬ　ＳＯＣＩＥＴＹ　Ａｐｒ．　２０１６　高明仕，赵一超，温颖远，等．震源扰动型巷道冲击矿压破坏力能准则及实践［Ｊ］．煤炭学报，２０１６，４１（４）：８０８—８１４．ｄｏｉ：１０．１３２２５／　ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｃｃｓ．２０１５．０８１　１　Ｇａｏ　Ｍｉｎｇｓｈｉ，Ｚｈａｏ　Ｙｉｃｈａｏ，Ｗｅｎ　Ｙｉｎｇｙｕａｎ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏａｄｗａｙ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｔｙｐｅ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｒａｃｔｉｃｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１６，４１（４）：８０８—８１４．ｄｏｉ：１０．１３２２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊＣＣＳ．２０１５．０８１１　震源扰动型巷道冲击矿压破坏力能准则及实践　高明仕　，赵一超　，温颖远‘，程志超　，权修才　（１．新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐２２１１１６）　８３００４６；２．中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室矿业工程学院，江苏徐州　摘要：针对震源扰动型巷道冲击矿压破坏机理进行研究，建立了巷道围岩冲击震源扰动型冲击破　坏的动力分析模型，推导了巷道围岩承载结构在“静栽＋动载”组合作用下动力破坏的应力判据和　能量准则。基于该力学模型及其机理分析，提出合理设置弱结构消波吸能的防冲理念，并从理论角　度分析了弱结构消波吸能的作用机理。最后通过工程实例，应用能量准则进行了冲击煤层巷道的　支护设计及其防冲性能核算，理论研究成果初步得到了应用和检验。　关键词：冲击矿压；震源扰动；破坏机理；力能准则　中图分类号：ＴＤ３２４　Ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏａｄｗａｙ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｔｙｐｅ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　，ＧＡＯ　Ｍｉｎｇ．ｓｈｉ　’　，ＺＨＡＯ　Ｙｉ．ｃｈａｏ。（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏＪ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ．ｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ　８３００４６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏ／Ｄｅｅｐ　Ｃｏａｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｍｉｎｉｎｇ，Ｓｃｈｏｏｆ　ｏ『　Ｍｉｎｅｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ　ｏｆＣｈｉｎａ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＭｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ　２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｉｍｓ　ａｔ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｏｕｒｃｅ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ．Ｔｈｅ　Ｉｎｅ—　ｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏａｄｗａｙ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｏｕｒｃｅ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋｓ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｖｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｔａｔｉｃ　ｌｏａｄ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｌｏａｄ　ｗａｓ　ｄｅｄｕｃｅｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ａｎｄ　ｉｔｓ　zzzｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｗｅａｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔｏ　ａｔｔｅｎｕａｔｅ　ｗａｖｅ　ａｎｄ　ａｂｓｏｒｂ　ｅｎｅｒｇｙ　ｆｏｒ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｅａｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｉｍｐａｃｔ　ｃｏａｌ—ｍａｓｓ　ｂｙ　ｅｎｅｒｇｙ　ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｅｒｅ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ａｐｐｌｉｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ；ｓｈｏｃｋ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ；ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　冲击矿压是煤炭开采过程中突发的一种动力灾　害，是煤岩体中集聚的高应力和高能量突然猛烈释　放，通常会瞬间造成采掘空间的垮塌、冒落甚至闭合　堵塞¨　。研究表明，约有８５％的冲击矿压发生在巷　道中，而且是由于外界震源的扰动作用，巷道围岩在　“静载＋动载”叠加作用下产生了动力破坏　卜”ｊ。　收稿日期：２０１５—０５—２３　修回日期：２０１５—０８—３０　责任编辑：常琛　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１５６４０４４）；新疆大学“天山学者”特聘教授资助项目（ＴＳＳ２０１５０１０５）；江苏省高校“青蓝工程”中青年　学术带头人资助项目（ＪＳＱＬ２０１４１５００１５）　作者简介：高明仕（１９７０～），男，甘肃靖远人，教授，博士生导师，博士。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｕｍｔ—ｇｍｓ＠１６３．ｃｏｉｎ　Psgiol文献标志码：Ａ　ＷＥＮ　Ｙｉｎｇ—ｙｕａｎ　，ＣＨＥＮＧ　Ｚｈｉ．ｃｈａｏ　，ＱＵＡＮ　Ｘｉｕ—ｃａｉ　ePf文章编号：０２５３—９９９３（２０１６）０４—０８０８—０７　在巷道冲击矿压破坏机理的研究方面，文献　［１６］建立了煤层平巷冲击矿压的断裂损伤力学模　型，分析了巷道煤壁中预存裂纹尖端产生翼型张裂纹　形成的薄煤层壳，薄煤层壳屈曲变形压裂失稳形成冲　击矿压；文献［１７］建立了煤层巷道片帮型冲击矿压　的层裂板屈曲模型，认为巷道的局部稳定是由高应力　rpzzzPsgiolePfrp８１０　煤　炭　冲击震动源　图３扇形面微兀分析不意　Ｆｉｇ．３　Ｓｅｃｔｏｒ　ｍｉｃｒｏ—ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　波破坏理论可知，在高拉应力波作用下巷道周围岩体　进入塑性状态，甚至发生损伤和破坏。　因巷道围岩表面分别为围岩和空气，式（４）e　中ｎ　Ｏ０，ＦＡ　一１，ＴＡ一０，巷道围岩表面４处的冲击　入射波几乎全部反射为拉应力波，冲击应力波带来的　应力强度就为Ｏｒ　，得到无支护巷道围岩在震源冲击　下发生破坏的判据：ＯｒＡ＋　＞Ｏｒ　，即　l／　ｒ２、　ｒＯｄ（ｄ—ｒ）　＋ｙｈ（卜　）＞　ｍ　oi（５）　从式（５）可以看出，巷道冲击矿压破坏的主要因　素与冲击源的初始震动能量、震源距离、介质的衰减　指数以及原岩应力场大小特别是埋深等因素有关。g　当冲击源能量越小，距离巷道越远，介质的衰减指数　越大，原岩应力场越小特别是埋深越浅，巷道围岩越　不易发生冲击矿压破坏，反之，巷道围岩就可能瞬间　被冲击破坏。　（３）在巷道有支护情况下。s　将巷道围岩承载小结构ＡＢ当作一个整体看待，P　巷道围岩支护体强度为Ｏｒ　，冲击震动源传播到巷道　围岩承载小结构外表面Ｂ处，波在介质中传播的能　量衰减指数仍为叼，此时Ｂ处的冲击波入射强度Ｏｒ　为　zｒＯ　＝　ｄ（ｄ—ｒ—ｔＡＢ）　（６）　此时，在巷道围岩支护小结构ＡＢ外表面上任意　一点　处受到的应力强度大小为　ｒＯＢｉｔ　ｃ　ｄ—ｒ—　～　＋　［　一南】　（７）　当满足Ｏｒ　＞Ｏｒ　，即式（８）成立时巷道将被冲击破　坏。　（ｄ—ｒ—　）一　＋　［　一南］＞　（８）　学　报　２０１６年第４】卷　式（８）即为支护巷道在震源冲击下发生破坏的　应力判据。可以看出，在有支护的情况下巷道冲击矿　压破坏的另一个主要的影响因素就是Ｏpｒ　，如果对巷　道进行良好的支护，则有可能对一定震级的冲击矿压　起到抑制作用，或者说发生冲击矿压后对巷道不会造　成大的破坏。　２．３　震源扰动型巷道冲击矿压破坏的能量准则　煤岩体发生弹性变形和能量集聚是一个稳态过　程，而发生破坏和能量释放，特别是发生动力破坏，通　常情况下是一个失稳过程，其能量转化始终遵循岩体　r动力破坏的最小能量原理¨　。岩体在三三向应力状态　下积聚的弹性变形能，当破坏一旦启动，岩体的应力　状态迅速由三向变为二向，又由二向迅速转为单向应　f力状态，P其破坏真正需要的能量就为单向应力状态下　的最小破坏能量，即巷道围岩破坏的最小所需能量　Ｅ　。为　Ｅ　＝Ｏｒ２／２Ｅ或Ｅ…＝Ｔ￣／２Ｇ　（９）　式中，　为岩体的单向抗压强度；　为岩体的单向抗　剪强度；　，Ｇ分别为为岩体的弹性模量和剪切模量。　巷道围岩在原岩应力场中积聚的弹性变形能　为　Ｅｏ　［Ｏｒ　＋Ｏｒ　＋Ｏｒ　一２ｖ（　１ｒＯ２＋Ｏｒｌ　ｒ，３＋　ｒＯ２ｒ，３）］／２Ｅ　（１０）　式中，　为岩体的泊松比；ｏｒ。，Ｏｒ　，　分别为原岩应力　场中３个方向的主应力。　震源初始能量为Ｅ　，在经过围岩的传播衰减后　到达巷道围岩周边时能量Ｅ　为　Ｅ　＝Ｅｄ（ｄ—ｒ）　（１　１）　式中，ｄ为冲击震源到巷道中心的距离；ｒ为开挖巷道　的半径；７７为该介质中震动波传播时的能量衰减指　数。所以在巷道围岩系统中积聚的总能量Ｅ　为　Ｅｚ＝Ｅｄ（ｄ—ｒ）一　＋［Ｏｒ　＋ｆ，　＋　一　２ｖ（　１ｒＯ２＋ＯｒｆｒＯ３＋Ｏｒ２　３）］／２Ｅ　（１２）　巷道开挖过程中发生的物理、力学效应，一般都　具有非线性和不可逆性质，不可逆过程就会产生各种　形式的能量耗散，如岩体的塑性变形损耗的塑性能　，黏性流动变形损耗的黏性能Ｅ　，节理面相对滑移　和原生裂隙尖端产生的次生裂纹并发生扩展所损耗　或吸收的能量Ｅ　冲击绝热温升所消耗的能量Ｅ　，　还有其他能量消耗　。　巷道围岩系统中的弹性余能　为　Ｅ　＝Ｅｚ—Ｅｘ＝Ｅｚ—Ｅ｝】一ＥＮ—Ｅ１　一Ｅｗ—ＥＴ　（１３）　从而得到在有震源扰动时巷道冲击震动破坏的　能量准则为　zzzzzPsgiolePfrp８１２　煤　炭　分冲击能，那么就有可能消除或减弱冲击灾害程度，　有效防止冲击矿压。设支护系统吸收的能量为Ｅ　，　当满足式（２１）时，巷道围岩支护结构就不会被破坏，　巷道就可能被安全保护。　Ｅ　（ｄ—ｒ）　＋［　＋　＋　；一２ｖ（　ｌ　２＋　ｌ　３＋　２　３）］／２Ｅ—ＥＰ—ＥＮ—　ＥＬ—Ｅｗ—ＥＴ—Ｅ　＜Ｅ　ｉ　（２１）　冲击震动波足够大时，即使巷道有很高的支护强　度，支护系统也具有很好的吸收能量的效能，但　式（２１）的破坏条件也可能满足。此时，在围岩支护　结构承载强度一定的情况下，应尽可能地降低左边的　数值，也就是想办法降低冲击震动波传播到围岩支护　体小结构上的冲击能量值Ｅ　。如果弱结构吸收一部　分能量Ｅ　则可以大大减少最终的弹性余能，　式（２１）就变为　Ｅｄ（ｄ—ｒ）　＋［　＋　＋　一２ｖ（　１　２＋　１ｒ厂３＋　２　３）］／２Ｅ—ＥＰ—ＥＮ—ＥＬ—Ｅｗ—ＥＴ—Ｅ　一　eＥ　ｓ＜Ｅ　Ｉｎ　l（２２）　只要弱结构设置合适，增加衰减指数，能量就被　弱结构适当吸收，降低巷道冲击诱发能量，这样剩余　o的弹性余能就可能不足以对巷道造成破坏，从而保护　了巷道。　i４工程应用　４．１巷道地质条件　g煤层厚度４．０～７．５　ｍ，局部厚度２０　ｍ，s直接顶为　泥岩、砂质泥岩，厚度２．０～２．５　ｍ。基本顶为细砂　岩，厚度２～５　ｍ，再往上为厚层砂岩坚硬顶板。直接　底为块状泥岩，厚度１～２　ｍ。基本底为砂质泥岩，厚　度２．０～２．５　ｍ。巷道垂深６３５～６８０　ｍ，煤的普氏系　P数．厂≤１，煤层抗压强度　震垮巷道等矿震现象，给工作面安全生产造成极大危　z≤１０　ＭＰａ，煤层倾角２５。～　３５。，裂隙发育。工作面回采过程中，２个区段平巷内　经常出现突然大煤炮声响、震倒支护钢棚个别甚至还　害。　４．２防冲支护方案　本采区埋深大，上覆顶板岩层厚而坚硬，但煤体　相对较软，冲击倾向性中等。设定发生Ｍ　＝２．２级的　冲击矿压，再考虑一定的安全系数取Ｍ　＝２．５级进行　支护设计，同时忽略加固作用使得巷道围岩介质密度　增大带来的介质传导指数的变化影响。巷道煤层厚　度变化较大，最大厚度超过２０　ｍ，巷道沿底掘进顶板　煤体较厚，还要考虑到顶板厚层煤体的稳定性控制。　因此，按照巷道围岩一支架共同承载体不破坏的能量　准则，采用新型的三维锚索＋普通锚网＋钢筋梯子梁　学　报　２０１６年第４１卷　的支护方案，并在巷道两帮深部岩层内设置钻孔弱结　构防冲。单个三维锚索支护结构图如图６所示，沿巷　道轴向三维锚索布置如图７所示。p　睦ｌ　rｌ　《　ｌ　、三维锚索　f四孔双向　锁具＼ｊ护孔管ｉ　／　　。　一　P图６单个三维锚索支护结构示意　Ｆｉｇ．６　Ｓｕｐｐｏｓｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　３－Ｄ　ａｎｃｈｏｒ—ｃａｂｌｅ　图７沿巷道走向三维锚索布置及支护效应　Ｆｉｇ．７　Ｓｐａｔｉａｌ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　３－Ｄ　ａｎｃｈｏｒ—ｃａｂｌｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｉｋｅ　ｏｆ　ｒｏａｄｗａｙ　４．３支护构件冲击动载适应性核算　冲击矿压震级Ｍ　＝２．５，按冲击矿压发生破坏范　围在工作面上、下平巷２０　ｒｎ范围计算，由公式ｌｇ　Ｒｖ＝　３．９５＋０．５７Ｍ　计算巷道围岩质点峰值速度为　＝　１．１８５　ｍ／ｓ，岩块抛射速度　＝２．３７　ｍ／ｓ。　岩爆（冲击矿压）倾向硬岩矿床坑道开挖周边岩　体屈服厚度为０．５—１．０　１ＴＩ＿２　，保守取值厚煤层巷道　开挖后巷道周边屈服岩体范围等于岩体产生裂隙的　范围，取岩体破裂厚度为１．０　１１１，巷道煤层密度取　１．３Ｘ１０　ｋｇ／Ｉｎ。。根据上述条件，由公式Ｅ　＝０．５ｍｙ　计算出发生冲击矿压后巷道围岩表面岩体释放的动　能　为３．４３８　５　ｋＪ／ｍ　，其中ｍ为参与冲击破坏的巷　道围岩岩体的质量。　若以巷道顶板煤体为准，还必须考虑顶板煤体冲　击过程中由于锚杆受拉延伸位移下滑而释放的势能，　以普通圆钢锚杆的最大延伸率５％计算，长度２．２　ｍ　的锚杆极限位移为１１０　ｍｍ，由公式Ｅ　＝ｍｇＡｈ计算　zz第４期　高明仕等：震源扰动型巷道冲击矿压破坏力能准则及实践　８１３　出顶板煤块因冲击下滑释放的势能　为　０．１４３　ｋＪ／１ＴＩ　，其中ｇ为重力加速度。　根据上述能量平衡分析可知，冲击发生后释放能　量总和：Ｅ＝Ｅｄ＋Ｅ　＝３．５８１　５　ｋＪ／ｍ　。　设计采用的支护构件的吸能大小计算如下：　由文献［２０］的相关研究成果而类比取定：　＋２０　ｍｍｘ２　２００　ｍｌ／１的圆钢锚杆锚梁网吸收的能量取　０．５　ｋＪ，三维锚索吸收的能量取６　ｋＪ，顶板三维锚索和　锚梁网共同作用吸收的能量大小为　（６＋５　Ｘ　０．５）／（２．８×０．７５）＝４．２８６　ｋＪ／ｍ　＞　３．５８１　５　ｋＪ／ｍ　（２３）　帮部锚带网吸收的能量大小为　（４　Ｘ　２）／（２．６×０．７５）＝４．１０２　５＞３．４３８　５　ｋＪ／ｍ　（２４）　可见，发生震级Ｍ　．：２．５的冲击矿压时，顶板煤　体冲击能量完全可以被三维锚索和锚梁网共同作用　所吸收，帮部冲击动能也完全被帮部锚带网支护系统　e和提前施工的钻孔弱结构所吸收，所选支护方案和支　l护参数完全可以满足巷道围岩稳定性控制及防冲抗　震要求。　o４．４巷道防冲支护具体参数　断面形状为矩形：宽Ｘ高：２．８　ｒｅｘ２．６　ｍ，巷道防　i冲支护如图８所示。　二二ｔ＿＝＿　gs：　P图８　２２０４０巷道防冲支护断面不意　Ｆｉｇ．８　２２０４０　ｒｏａｄｗａｙ　ｓｕｐｐｏ￣ｆz杆、zｏｒ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　（１）顶板采用５根　２０　ｍｉｎｘ２　２００　ｍｍ的圆钢锚　　ｌ４　ｍｍｘ２．８　１ＴＩ钢筋梯子梁、金属网联合支护，每　根锚杆使用２节Ｚ２３５０中速树脂药卷。锚杆间距　７００　ｍｍ，排距７００　ｍｌｎ。　（２）巷道两帮均采用４根＋２０　ｍｍｘ２　２００　ｍｍ的　圆钢锚杆、长２．４　ＨＩ的　型钢带、金属网联合支护，　每根锚杆使用两节Ｚ２３５０中速树脂药卷。锚杆间距　７００　ｍｍ，排距７００　ｍｌｑａ。　（３）三维锚索：选达到ＩＳ０／ＤＩＳ６９３４／２—１９９０标　准、高强度低松弛１　ｍｍｘ７　ｍｍｘ１８．２４　ｌ＇ｎｍ预应力钢　绞线组成锚索，锚索长度为５～１１　ｉｎ，根据煤层不同　的厚度选用不同长度的锚索，加长锚固方式，每根锚　索采用３节Ｚ２３５０中速树脂药卷。锚索步　距２　１００　ｍｍ，沿巷道顶板中轴线单排布置。每根锚　索有１．５　ｍ在锚孔外，分成十字方向，分别与同排顶　板最边上的两根锚杆和前后相邻的两锚索用　西６　ｍｍｘ４　ｍｍ圆柱型四孔双向对拉锁具锁紧。p　（４）钻孔弱结构：r在巷道两帮中间位置打一排间　距为７００　ｍｍ、孑Ｌ径６０　ｍｍ、深６　ｍ的钻孔。用煤电钻　小钻头打孔后再换大钻头扩孔，人为设置出钻孔弱结　构。　４．５防冲效果　P现场试验巷道施工进行到４６　ｍ时，发生一次强　f烈冲击，震动地点距离掘进工作面２０　ｍ左右，一声巨　响后，整个巷道充满煤尘，能见度不足０．５　ｍ，部分现　场人员佩戴的安全帽都被震掉地上。冲击发生后，巷　道多处出现网兜，顶底板移进量达４２２　ｍｍ，其中顶板　下移４０７　ｍｍ，两帮移进量达３７５　ｍｍ。初步推算，震　级应该在２．０级以上。巷道虽有较大的震动和变形，　但整体保持了完整性，说明支护方案及防冲措施效果　较好。　５　结　论　（１）巷道围岩发生冲击矿压破坏是由于其周围　岩体中积聚的全部变形能超过了围岩动力破坏所需　的最小能量，两者之差即弹性余能越大，冲击灾害程　度越严重。巷道冲击矿压主要是震源扰动型破坏，由　于外界震源的扰动作用，巷道围岩在“静载＋动载”叠　加作用下产生了动力破坏。　（２）研究了震源扰动型巷道冲击矿压的致灾机　理，建立了巷道围岩冲击震源扰动型冲击破坏的动力　分析模型，推导了巷道围岩承载结构在“静载＋动载”　组合作用下动力破坏的应力判据和能量准则。基于　该动力破坏分析力学模型，提出了减小外界震源能　量、提高巷道支护强度、合理设置弱结构等巷道放冲　抗震的技术对策。　（３）从理论角度分析了弱结构消波吸能的作用　机理，并分析推导了弱结构作用下巷道围岩承载结构　在“静载＋动载”叠加作用下得以有效保护的力能准　则。　（４）通过工程实例，应用能量准则进行了冲击煤　层巷道的支护设计及其防冲性能核算，理论研究成果　初步得到了应用和检验。　参考文献：　［１］潘一山，李忠华，章梦涛．我国冲击地压分布、类型、机理及防治　z８１４　煤　炭　研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００３，２２（１１）：１８４４—１８５１．　Ｐａｎ　Ｙｉｓｈａｎ，Ｌｉ　Ｚｈｏｎｇｈｕａ，Ｚｈａｎｇ　Ｍｅｎｇｔａｏ．Ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ，ｔｙｐｅ，ｍｅｃｈａ—　ｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，２２（１１）：１８４４—１８５１．　【２］　窦林名，何学秋，王恩元．冲击矿压与震动的机理及预报研究　［Ｊ］．矿山压力与顶板管理，１９９９，１６（４）：２１５—２１８　Ｄｏｕ　Ｌｉｎｍｉｎｇ，Ｈｅ　Ｘｕｅｑｉｕ，Ｗａｎｇ　Ｅｎｙｕａｎ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ａｎｄ　ｔｒｅｍｏｒ『Ｊ］．Ｇｒｏｕｎｄ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　Ｓｔｒａ．　ｔａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，１９９９，ｌ６（４）：２１５—２１８．　ｌ３］　何烨，彭飞，胡学军，等．济二矿首例孤岛综放面冲击矿压监测　治理［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００４，３３（５）：５６９－５７２．　Ｈｅ　Ｙｅ，Ｐｅｎｇ　Ｆｅｉ，Ｈｕ　Ｘｕｅｊｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｉｎ　ｉｓｌａｎｄ　ｃｏｖｉｎｇ　ｃｏａｌ　ｆａｃｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，３３（５）：５６９—５７２．　［４］　李希勇，张修峰．典型深部重大冲击地压事故原因分析及防治　对策［Ｊ］．煤炭科学技术，２００３，３１（２）：１５－１７．　Ｌｉ　Ｘｉｙｏｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｘｉｕｆｅｎｇ．Ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｃａｕｓｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｐｒｅｖｅｎ－e　ｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｄｅｅｐ　ｍｉｎｅ　ｈｅａｖｙ　ｐｔ￣ｅｓｓｕｒｅ　ｂｕｍｐ［Ｊ］．　Ｃｏａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，３１（２）：１５—１７．　［５］　牟宗龙，窦林名，张广文，等．坚硬顶板型冲击矿压灾害防治研　究［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００６，３５（６）：７３７—７４１．　Ｍｕ　Ｚｏｎｇｌｏｎｇ，Ｄｏｕ　Ｌｉｎｍｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｇｕａｎｇｗｅｎ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｐｒｅｖｅｎ—l　ｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｈａｒｄ　ｒｏｃｋ　ｒoｏｏｆ『Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，３５（６）：　７３７—７４１．　［６］　孙振武，代进，杨春苗，等．矿山井巷和采场冲击地压危险性的　i弹性能判据［Ｊ］．煤炭学报，２００７，３２（８）：g７９４—７９８．　Ｓｕｎ　Ｚｈｅｎｗｕ，Ｄａｉ　Ｊｉｎ，Ｙａｎｇ　Ｃｈｕｎｍｉａｏ，ｅｔ　ａ１．Ｅｌａｓｔｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｉｎ　ｒｏａｄ　ｗａｙ　ａｎｄ　ｃｏａｌ　ｆａｃｅ　ｏｆ　ｍｉｎｅ『Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００７，３２（８）：s７９４—７９８．　［７］　高明仕，窦林名，张农，等．煤（矿）柱失稳冲击破坏的突变模型　及其应用［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００５，３４（４）：４３３－４３７．　Ｇａｏ　Ｍｉｎｇｓｈｉ，Ｄｏｕ　Ｌｉｎｍｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｎｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｃｕｓｐ　ｅａｔａｓｔｒｏｐｈ—　ｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Pｃｏａｌ　ｐｉｌｌａｒ　ｂｕｒｓｔ　ｄａｍａｇｅ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｓｒｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ．　ｇＹ，２００５，３４（４）：４３３—４３７．　［８］　Ｓｏｎｇ　Ｄａｚｈａｏ，Ｗａｎｇ　Ｅｎｙｕａｎ，Ｌｉ　Ｎａｎ，ｅｔ　ａ１．Ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｖｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，２２（２）：１５９—１６３．　［９］　Ｄｅｈｇｈａｎ　Ｓ，Ｓｈａｈｒzｉａｒ　Ｋ，Ｍａａｒｅｆｖａｎｄ　Ｐ，ｅｔ　ａ１．３－Ｄ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｉｎ　ｐｉｌｌａｒ　Ｎｏ．１　９　ｏｆ　Ｆｅｔｒ６　ｃｈｒｏｍｉｔｅ　ｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒ．　ｎａｌ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　２０１３，２３（２）：２３１—２３６．　学　报　２０１６年第４１卷　［１Ｏ］　Ｔａｎ　Ｙｕｎｌｉａｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｚｅ，Ｚｈａｏ　Ｔｏｎｇｂｉｎ．ＡＥ　Ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｒｏｃｋｔｍｒｓｔ　ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｓｔｒａｔａ　ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ『Ｊ］．Ｄｉｓａｓｔｅｒ　Ａｄ—　ｖａｎｅｅｓ，２０１１，１２（４）：２９—３３．p　ＨＩＮＴ１　Ｐｅｔｒ，Ｓｎｕｐａｒｅｋ　Ｒｉｃｈａｒｄ．Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｒｏａｄ—　ｗａｙ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｉｎ　ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ　ｐｒｏｎｅ　ａｒｅａｓ［Ｊ］．Ａｒｃｈｉｖｅｓ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｓｃｉ—　ｅｎｃｅｓ，２０１２，５７（１）：１９３—２０８．　［１２］　Ｗａｎｇ　Ｌｉ，Ｌｕ　ＺｈｏｎｇＬｉａｎｇ，Ｇａｏ　Ｑｉａｎ．Ａ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｒａｉｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｒｅｌｅａｓｅ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒ—　ｎａｌ　ｏｆＭｉrｎｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，２２（５）：６７５—６８０．　［１３］　Ｄｏｕ　Ｌｉｎｍｉｎｇ，Ｃｈｅｎ　Ｔｏｎｇｊｕｎ，Ｇｏｎｇ　Ｓｉｙｕａｎ．Ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ　ｈａｚａｒｄ　ｄｅｌｅｒ－　ｕｒｉｎａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｃｏｍｐｕｔｅｄ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｄｅｅ１）ｗｏｒｋ—　ｆａｃｅ［Ｊ］．Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０ｔ２，５０（４）：７３６～７４０．　［１４］　fＧａｏ　Ｆｅｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｚｈｉｚｈｅｎ，Ｌｉｕ　Ｘｉｎｇｇｕａｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｐｒｏｎｅｎｅｓｓ　ｉｎｄｅｘ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｏｃｋ［Ｊ］．Ｄｉｓａｓｔｅｒ　［１５］PＡｄｖａｎｃｅｓ，２０１２，５（４）：１３６７—１３７１．　　Ｈｅ　Ｊｉａｎｇ，Ｄｏｕ　Ｌｉｎｍｉｎｇ．Ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｈｍｉｚｏｎｔａｌ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎｄｕ—　ｃｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｂｕｒｓｔ　ｉｎ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉ－　ｔｙ，２０１２，１９（１０）：２９２６～２９３２．　［１６］　黄庆享，高召宁．巷道冲击地压的损伤断裂力学模型［Ｊ］．煤炭　学报，２００１，２６（２）：１５６－１５９．　Ｈｕａｎｇ　Ｑｉｎｇｘｉａｎｇ，Ｇａｏ　Ｚｈａｏｎｉｎｇ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｔ’ｆｒａｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｂｕｍｐ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｔｒｙ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｃｏａｌ　Ｓｏｃｉｅ—　ｔｙ，２００１，２６（２）：１５６—１５９．　［１７］　张晓春，缪协兴，翟明华，等．三河尖煤矿冲山矿压发生机制分　析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，ｌ９９８，１７（５）：５０８—５ｌ３．　Ｚｈａｎｇ　Ｘｉａｏｃｈｕｎ，Ｍｉａｏ　Ｘｉｅｘｉｎｇ，Ｚｈａｉ　Ｍｉｎｇｈｕａ，ｅｔ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｏｉｌ　ｍｃｋｂｕｒｓｔ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｉｎ　Ｓａｎｈｅｊｉａｎ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９８，Ｉ７（５）：５０８—５ｌ３．　［１８］　窦林名，何学秋．煤岩混凝土冲击破坏的弹塑脆性模型［Ａ］．第　七界全国岩石力学大会论文［ｃ］．北京：ｒｐ网科学技术出版丰十，　２００２：１５８—１６０．　Ｄｏｕ　Ｌｉｎｍｉｎｇ．Ｈｅ　Ｘｕｅｑｉｕ．Ｅｌａｓｔ—ｐｌａｓｔ—ｂｒｉｔｔｌｅ　ｏｎ，ｄｅｌ　ｏｔ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ—　ｒｏｃｋ—ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｍｐａｃｔｉｎｇ　ｄｅｓｔｒｏｙ［Ａ］．Ｓｅｖｅｎｔｈ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｒｏｃｋ　ｎｌｅ—　ｃｈａｎｉｃｓ　ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｈｅｓｉｓ［Ｃ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌ—　ｏｇｙ　Ｐｒｅｓｓ．２００２：１５８—１６０．　［１９］　赵阳升．岩体动力破坏的最小能量原理［Ｊ］．岩石力学　工程　学报，２００３，２２（１１）：１７８１—１７８３．　Ｚｈａｏ　Ｙａｎｇｓｈｅｎｇ．Ｍｉｎｉｍｕｍ　ｅｎｅｒｇｙ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏｃｋ　ｂｏｄｙ　ｉｍ—　ｐａｃｔｉｎｇ　ｄｅｓｔｒｏｙ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉ—　ｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，２２（１１）：ｌ７８１—１７８３．　［２Ｏ］　郭然，潘长良，于润沧．有岩爆倾向硬岩矿床采矿理论　技术　［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００３：１４６－１４９．　zz