从总的规律看,巷道上覆岩体的重量由巷道支架承担的仅占1%~2%,其余的完全由巷道周围岩体承受。研究表明,巷道支架的工作特征与一般地面工程结构有着根本性区别,支架受载的大小不仅取决于本身的力学特性(承载能力、刚度和结构特征),与其支护对象—围岩本身的力学性质和结构有密切关系,也就是“支架-围岩”相互作用关系。
2.“支架-围岩”相互作用的基本状态
① 当巷道顶板岩石与上覆岩层离层或脱落时,支架仅受到离层或脱落岩石自重压力作用,支架处于给定载荷状态。
② 当巷道顶板岩石与上覆岩层没有离层或脱落时,支架的受载和压缩变形将取决于上覆岩层的运动状态。这种情况下仅靠支架本身的支撑力无法阻止上覆岩层的运动,只有当上覆岩层下沉过程中受到采空区已冒落矸石或充填物阻挡时,支架的收缩变形才能停止,这时支架处于给定变形状态。
3.“支架-围岩”相互作用原理
现有的各种巷道支架,在“支架-围岩”力学平衡系统中,只能承担极其有限的一小部分载荷,支架在围岩内部应力平衡关系中所起的作用是微小的,更不能企图依靠支架去改变上覆岩层的运动状态。支架的这个微小的支撑力又是极其重要和必不可少的,支架的工作阻力,尤其是初撑力在一定程度上能相当有效地抑制直接顶板离层,控制围岩塑性区的再发展和围岩的持续变形,保持围岩的稳定。巷道支架系统必须具有适当的强度和一定的可缩性,才能有效地控制和适应围岩的变形。