深井巷道围岩控制

《深井巷道围岩控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、深井巷道围岩控制山东科技大学林登阁教授13605386950（泰安）13105326980（青岛）二○○六年六月1背景和意义2“深井”的概念3深井巷道的岩性与矿压显现4巷道围岩控制的基本途径5锚杆、锚索支护系统6围岩注浆加固7巷道围岩的应力转移技术8软岩巷道支护思路和原则9控制技术主要内容7/14/20211.背景和意义低强度软岩膨胀性软岩高应力软岩节理化软岩复合型软岩软岩的分类可见，判断是否是软岩应从应力和岩性两方面考虑。当岩性软弱时，应力不大围岩同样会破坏。7/14/2021我国国有大中型煤矿开采深度每年约以15m的速度向深部增加。一些老矿区和缺煤矿区相继进入深部开

2、采阶段。由于开采深度的加大，岩体应力急剧增加，地温升高，当岩体应力达到甚至超过岩石抗压强度时，有关岩体力学科学与工程的若干问题由量变逐渐发生质的变化，造成资源开采的极端困难，并引发矿井重大安全事故危险性增加，严重威胁矿井的安全生产。深井软岩成为重点7/14/2021深部开采的主要严重问题1）井巷维护困难、维护费用高，影响生产；2）采场顶板破碎，冒顶事故的危害增大；3）凿井困难增加，提升等井筒设备不能适应深井的需要；4）冲击矿压、煤与瓦斯突出危险加大；5）地温升高，恶化生产环境，影响生产；6）瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危险加大；7）矿井水压力和涌出量增加，突水事故的危险性加

3、大。7/14/2021世界主要采矿国家对矿井深部开采的这些技术难题从理论上及实用技术上进行了许多研究，取得了可喜成果，但一些主要难题未能从根本上解决。英国、德国这些采矿技术水平较高的国家也未能解决深部开采的若干技术难题，采矿成本随采深加大而不断增加，最终导致关闭大批矿井，生产中急需的煤炭不得不依靠进口。国外的研究状况7/14/2021我国是世界产煤大国，也是用煤大国。我国煤炭储量大部分埋藏在深部，埋深大于600m和1000m的储量分别占到73.19%和53.17%。我国人口众多，用煤量大，不可能关闭深部矿井而依靠进口煤炭。因此，无论从战略高度还是从当前生产实际出发，都迫

4、切需要积极开展深部开采中的基础理论研究，以求在新理论的指导下，使实用技术有新的突破和发展，使矿井深部开采走上安全、高产高效的健康轨道。国内的情况7/14/20212.“深井”的概念深井概念：由矿井深度和岩性两个因素决定。矿井由浅部过渡到深部的深部界限称为“临界深度”。围岩单轴抗压强度/MPa巷道临界深度/m<2015020~30300~40030~60650~750>60>1000临界深度以上支护简单、易维护；以下则明显困难。表1巷道临界深度表7/14/20213.岩性与矿压显现垂直应力(Brown&Hoek,1978)开采深度岩层因自重引起的垂直应力随深度增加呈线性增

5、大。3.1地应力特征7/14/2021水平应力水平应力与垂直应力之比(Brown&Hoek,1978)开采深度埋深≤1000m，水平应力与垂直应力的比值大约为1.5-5.0埋深≥1000m，水平应力与垂直应力的比值逐渐趋于集中，约为0.5-2.07/14/2021开采深度平均水平应力与垂直应力之比我国地应力测量结果7/14/2021主应力数值/MPa与东西方向夹角/与垂直方向夹角/与南北方向夹角/138.1326.5114.2100.1228.3563.928.579.331.6185.5104.114.8孙村矿地应力测试结果7/14/2021测试地点水平标

6、高主应力/MPaP1/P2/P3主应力方向（夹角）/xyz3213面－46016.55108198513.653071112.5-1.926787.5231215W（石门）－46316.074745101.511.7742.8132823.5187.77613.7协庄矿地应力测试结果7/14/20213.2岩性特征高应力下围岩破碎严重蠕变严重7/14/20213.3矿压显现特征（1）塑性区、破碎区范围显著增加；（2)两帮和顶、底角破碎区显著增大，围岩变形显著增加；原因：水平应力增加，两帮煤软，角部应力集中（3）底鼓严重；（4)控制两帮变形和底鼓是关键。7/14/202

7、1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）图1两帮下沉与底鼓关系（a）——东庞矿（中硬岩）；（b）——黄塘岭矿（软岩）7/14/20214.围岩控制的基本途径不稳定（强烈底鼓）：中等稳定（有底鼓）：稳定的（不底鼓）：前苏联阿尔达晓夫、巴仁根据巷道垂直应力H与底板单轴抗压强度R的比值作为判断巷道是否底鼓的准则：4.1影响巷道围岩稳定性的因素围岩强度、岩体应力、支护技术这也是巷道围岩控制的三个基本途径。7/14/20214.2基本途径（1）提高围岩强度巷道布置在稳定岩层中；布置锚杆，