杨圣奇深部巷道围岩支护

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1、杨圣奇教授/博导中国矿业大学二○一三年四月十二日深部岩土力学与地下工程国家重点实验室StateKeyLaboratoryforGeomechanics&DeepUndergroundEngineering煤矿巷道围岩支护理论及技术研究进展1杨圣奇，1978年12月出生。起止年月学习工作单位任职1996.9~2000.6河南理工大学(矿井建设专业)本科2000.9~2003.6河南理工大学(工程力学专业)硕士2003.3~2006.4河海大学(岩土工程专业)博士2006.4~2008.10河海大学博士后2007.9~2008.9法国巴黎综合理工大学(EcolePolytechnique

2、deParis)访问学者2008.12~2011.12中国矿业大学岩土工程学科副教授2012.1~至今中国矿业大学岩土工程学科教授(破格)2012.9~至今中国矿业大学岩土工程学科博导2汇报提纲一、深部开采研究现状二、巷道围岩变形破坏原因分析三、巷道围岩支护理论与技术进展四、典型工程实例3国家能源结构至2020年仍以煤炭为主68%55%国家煤炭缺口2020年：13亿吨200020022004200520102020年现有与在建矿供应能力未来国家煤炭需求亿吨两种必然选择既有矿山延深新的矿山建设一种必然结果开发深部一、深部开采研究现状4一、深部开采研究现状国外：前苏联：>600m原西德

3、：800～1200m英国与波兰：>750m日本：>600m国内：(无明确标准)浅矿井中深矿井深矿井特深矿井采深<400m400-800m800-1200m1200m深部开采的划分标准5一、深部开采研究现状目前国有重点煤矿中采深大于800m的矿井有多处，以每年25m的速度递增。国内：沈阳采屯矿1197m；浙江长广集团1000m；新汶孙村矿1055m；北票冠山矿1059m；徐州张小楼矿1100m；开滦赵各庄矿1159m；北京门头沟1008m。德国2002年平均采深1300m，最大采深1500m；超过1000m的国家：俄罗斯英国波兰日本比利时等。国外：6一、深部开采研究现状深部开采的工程特

4、点：地应力高(自重应力>约20MPa)－－强度增加，脆延性转化特征温度高(矿山一般30-400C,个别达520C,最高达700C)渗透压(>约7MPa)强动压较强的时间效应(强流变)7一、深部开采研究现状煤矿地下工程所面临的地质环境趋于复杂化，高应力、高瓦斯等引起的工程灾害和事故愈来愈多，如矿井冲击地压、巷道围岩大变形流变、地温升高、瓦斯爆炸等，对深部煤炭资源安全高效开采提出了严峻的挑战。巷道围岩变形量增大采场矿压显现剧烈巷道中岩爆、冲击地压瓦斯涌出量增大地温升高、作业环境恶化突水事故趋于严重井筒破裂加剧煤自燃发火、矿井火灾加剧8汇报提纲一、深部开采研究现状二、巷道围岩变形破坏原因分

5、析三、巷道围岩支护理论与技术进展四、典型工程实例9二、巷道围岩变形破坏原因分析煤矿巷道每年掘进10000km，深巷占30%资料统计：随着埋深增加，支护压力增大到0.8~2.0MPa，尽管支护强度增1倍，费用增加1.4倍以上10二、巷道围岩变形破坏原因分析（1）钢架支护钢架支护大变形底臌（龙口柳海）锚网支护全断面大变形（甘肃新安）11二、巷道围岩变形破坏原因分析钢架支护围岩大变形流变12二、巷道围岩变形破坏原因分析锚网支护岩爆破坏(南非某矿)钢架支护岩爆破坏岩爆过程（秘鲁，据Hudson）钢架支护岩爆破坏13二、巷道围岩变形破坏原因分析料石碹支护顶板塌方（2）料石碹支护14二、巷道围岩

6、变形破坏原因分析料石碹支护严重底臌15二、巷道围岩变形破坏原因分析锚网支护，大变形尖顶(焦作)顶板下沉两帮内挤底臌（3）锚网支护16二、巷道围岩变形破坏原因分析单一锚网支护，底不处理，不重视水(甘肃华亭煤矿)17二、巷道围岩变形破坏原因分析顶板下沉，冒顶；两帮收敛位移，片帮；底臌。煤矿巷道变形破坏现象：18二、巷道围岩变形破坏原因分析岩性差：煤层、泥岩（强度低、易破碎、残余强度低）地应力大：埋深大、褶曲构造、采动影响（集中系数达2.5以上）支护强度低、刚度小支护结构不合理煤矿巷道变形破坏原因：19二、巷道围岩变形破坏原因分析（1）岩石强度（煤、砂质泥岩、泥化）不少围岩天然抗压强度小于

7、10MPa泥岩在水作用下几乎没有强度（2）结构面强度弱面，层理、节理面强度，受地质构造作用影响因素：施工因素，爆破影响；水；节理面粗造度；块体大小等1、岩性差20二、巷道围岩变形破坏原因分析泥岩顶板塑性流动泥岩底板严重底鼓严重变形煤巷水的影响21二、巷道围岩变形破坏原因分析Step60-20.98σcσcStep63-4Step64-310.92σc0.62σcStep60-2Step61-11Step64-31Step66-35Step66-35围岩强度