《采矿技术新发展》ppt课件

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1、1采矿技术新发展中国矿业大学2主要内容1、动压巷道围岩稳定理论与控制技术2、沿空留巷围岩控制原理与技术3、绿色充填开采理论与技术31动压巷道围岩稳定理论与控制技术1.1概述1.2巷道围岩塑性区分布1.3巷道围岩不均匀整体下沉和局部上升1.4动压巷道底鼓机理1.5沿空掘巷围岩大、小结构稳定性原理1.6动压巷道围岩控制技术的基本途径41.1概述动压巷道：受采动支承应力作用的巷道。占煤矿巷道80％以上。岩性：围岩松软、分层性质显著，强度小（特别两帮）。应力：侧向支承应力，超前支承应力一次、多次采动影响应力集中系数2～8。维护十分困难、制约矿井高产高效和经济、

2、社会效益，威胁矿井安全。矿井开采理论和技术的难点和重点。51.2巷道围岩塑性区分布61.2巷道围岩塑性区分布(a)―实体煤巷道；(b)―煤柱巷道；(c)―沿空巷道；(d)―无直接顶、底的煤柱巷道。分布状态：(a)―“＊”型；(b)、(c)―半“＊”型；(d)―缺上（或下）的半“＊”型。与圆形巷道、基本巷道分布状态不同，是研究动压、软岩巷道矿压的基础。71.3围岩不均匀整体下沉和局部上升大面积开采，采动支承应力和不同护巷方式引起。相似材料模拟试验结果u1、u2、u3、u4、u5――下沉曲线D1、D2、D3――破断曲线81.3围岩不均匀整体下沉和局部上升9

3、1.4动压巷道底鼓机理1.4.1机理巷道两帮下沉引起底鼓。两帮下沉、底角破坏，水平应力挤压，底板浅部鼓起，顶板下沉、离层。（a）（b）两帮下沉与底鼓关系（a）——东庞矿（中硬岩）；（b）——黄塘岭矿（软岩）10图3巷道底板深基点位移图4巷道底板垂直位移No——零位移点；N——零应变点权台矿现场实测浅部鼓起，深部下沉；与采煤工作面距离不同而变化。11（1）力学计算Q(y)作用下M点的位移根据弹性力学理论，平面应变条件下的半无限平面体，Q(y)dy载荷作用下M点的垂直位移分量dux力学计算简图12Q(y)作用下，M点的垂直位移ux等于上式在[a,b]区间上

4、的积分。13（2）煤柱巷道底板等效载荷分布煤柱巷道底板等效载荷分布简化的载荷分布14（3）底板中心线上的垂直位移各区段分布载荷在巷道底板中心线上引起的垂直位移巷道底板中心线上总的垂直位移151.4.2加固两帮和底角控制巷道底鼓（1）锚杆加固两帮、底角16试验编号巷道表面移近量／mmⅠ、Ⅱ项试验与Ⅲ对比顶底板两帮移近量减少值／mm移近量减少百分数／%顶底板两帮顶底板两帮Ⅰ37426458631461.054.3Ⅱ2759068548871.484.4Ⅲ960578试验效果对比17（2）注浆加固权台矿注浆孔布置注浆材料、工艺、费用材料：ZKD高水速凝材料，

5、水灰比1.81注浆压力：0.1~0.15MPa材料费用：13.83元/m18注浆效果权台矿注浆前、后对比对比项目岩石质量指标RQD（%）钻孔测定强度（MPa）注浆前9.114.7注浆后96.722.5注与不注浆段对比底鼓量（mm）两帮移近量（mm）不注浆538651注浆144151显德汪矿注浆效果19（3）打底板锚杆控制底鼓201.5沿空巷道围岩大、小结构稳定性原理大、小结构概念大结构：包括直接顶（顶煤）、老顶及其上载荷岩层的结构。　小结构：锚杆支护与围岩形成的锚固体。21大结构的稳定性分析沿空掘巷与上覆岩层的结构关系22三角块受力分析图23三角块

6、结构失稳的方式主要有2种，即滑落失稳和转动失稳。引入三角块结构稳定性系数的概念，将A、B岩块之间的摩擦力与三角块结构的剪切力RAB之比定义为滑落稳定性系数K1；A、B岩块之间的挤压应力与A、B岩块接触处的有效抗压强度之比定义为转动稳定性系数K2，即:24掘巷前、掘巷后：三角块结构均保持稳定。采动影响期间：三角块结构的回转下沉是沿空巷道围岩大变形的主要原因之一；随采高增加，沿空掘巷维护难度增加，大采深时应防止发生回转失稳，在煤软、大采深时应防止发生滑落失稳。25小结构的稳定性分析1）沿空侧护巷窄煤柱的宽度式中：x1－因上区段工作面开采而在下区段沿空掘巷窄

7、煤柱中产生的破碎区，其宽度为：x2—巷道窄煤柱一帮锚杆有效长度，m；x3—增加的煤柱稳定性系数，按0.2（x1+x2）计算262)强化围岩强度，确定锚杆支护强度必须保证足够的锚杆初锚力与支护强度，强化围岩强度后使小结构能在大结构回转下沉影响下保持围岩稳定。3）综放两道围岩变形规律序对比项目实体煤巷道沿空掘巷1顶板、两帮变形110~152回采期间与掘巷期间围岩变形比值1.2~1.55~103两帮变形与顶底板变形比值12~2.527掘巷期间工作面前方10m处综放沿空掘巷支护效果281.6动压巷道围岩控制的基本途径1.6.1影响巷道围岩稳定性的三大因素围岩强

8、度、岩体应力、支护技术1）前苏联阿尔达晓夫、巴仁根据巷道垂直应力γH与底板单轴抗压强度R的比值