左建平，文金浩，刘德军，吴丽丽，孙运江

1.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083；2.煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083

据统计，我国煤炭资源总量在2 000 m以浅约为5.9万亿t，其中埋深在1 000～2 000 m的资源量超过50%，且主要分布在中东部地区。依照目前的开采速度，预计未来20年内我国煤矿开采将进入1 000～1 500 m深度[1-5]。开采深度的加大伴随着地应力升高，导致深部巷道围岩在力学性质与浅部巷道围岩的不同。浅部地应力小，围岩大多处于弹性状态，而在深部，高地应力导致巷道开挖后围岩应力极易超过岩体屈服极限，使围岩出现大变形，进而导致巷道失稳[6-7]。有统计表明，由于受深部地应力环境、围岩体力学行为转变及工程条件的影响，超过90%的深部巷道围岩会出现大变形、松动坍塌及支护失效等问题[8]。而每年我国煤矿新掘进巷道长度可达12 000 km，巷道工程量巨大，因此对巷道支护理论与技术的探究与发展一直都是煤矿安全开采的核心内容之一[9]。

为保持巷道稳定，消除巷道片帮、冒顶、冲击地压、底鼓等安全隐患，从20世纪初开始，学者们相继提出了众多理论方法，为巷道支护设计的合理化作出了贡献。以普氏和太沙基为代表的塌落拱理论认为[10]：松散介质中硐室顶部会形成一个自然平衡拱，即“塌落拱”，普氏认为“塌落拱”的形状为抛物线状，而太沙基理解为矩形。该理论首次提出了巷道围岩具有自承载能力。20世纪60年代，Rabcewicz等在前人研究基础上提出了新奥地利隧道施工方法，简称新奥法(NATM)[11]。……