井巷工程 难维护巷道围岩变形控制技术.ppt

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1、难维护巷道围岩变形控制技术概述难维护巷道的类型围岩应力转移的控制原理与技术巷道围岩注将加固原理与技术合理的支护方法工程实例岩巷难维护的原因一、概述围岩松软破碎：单轴抗压强度<10～20MPa深井（自重应力）高应力采动应力（原岩应力的3～6倍）构造应力松软破碎＋高应力该类巷道具有围岩破碎严重，塑性区、破碎区范围很大，蠕变严重。巷道围岩变形少则几百毫米，多达1.0~2.0m。巷道在服务期间需要进行不断的维护与返修，特别是它们的两类或三类的复合型，问题更为突出。破坏方式：软岩巷道破坏是一个渐进的力学过程，总是从某一个或几个部位开始变形、损伤，进而导致整个系统失稳。破坏过程：沿巷道断面各

2、个方向的位移速度各不相同，总是从剧烈变形的部位发生裂纹，鳞状剥落，变形破坏区域逐渐扩大，最终导致整个支护系统的失稳难维护岩巷的变形破坏特点第一类，围岩软弱型，即软岩巷道第二类，采动影响型，即动压巷道第三类，深井高应力型，即深井巷道第四类，上述三类巷道的复合型难维护岩巷的类型二、难维护巷道的类型动压巷道煤层开采引起的采动应力通常在原岩应力的3~10倍左右，将造成回采巷道、受跨采影响等巷道的严重破坏。软岩巷道是指在工程力作用下能产生显著显著的塑性变形和非连续变形的巷道。工程力指作用在巷道围岩的力之和，包括自重应力、残余构造应力、水的作用力，采动影响力及膨胀应力等。地质软岩：单轴抗压强度在0

3、.5~25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀性一类岩体的总称。工程软岩：在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。工程岩体是软岩工程研究的主要对象，包括岩块、结构面及其空间组合特征。工程力是指作用在工程岩体上的力的总和，可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等。显著塑性变形以塑性变形为主的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用。包括显著的弹性变形、粘弹塑性变形，连续性变形和非连续性变形等。软岩的概念深井巷道根据我国煤矿的巷道支护技术水平和地质条件，一般将800m作为深部开采的标准，部分软岩矿井的深部开采标准可定为600m或更浅。我国国有大中型煤矿

4、开采深度每年约以10m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采阶段。开采深度加大，岩体应力急剧增加，地温升高，当岩体应力达到或超过岩体强度时，有关岩体力学的若干问题由量变逐渐发生质变，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。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%。难维护岩巷成为重点式中：R－塑性区半径；a－巷道半径；P0－原岩应力；Pi－支护阻力；c－岩石内聚力；Φ－岩石内摩擦角；u0－巷道周边位移；G－围岩剪切模量。以往的研究多注重加固围岩和支护技术，但是位移u0随围岩

5、应力P０的变化非常显著，对此却研究很少。故降低围岩应力是在深井、软岩、动压条件下保持巷道围岩稳定的重要技术发展方向。三、围岩应力转移的控制原理与技术开槽孔巷道周边开槽孔后的应力分布Ⅰ－围岩应力较低区；Ⅱ－应力升高区；Ⅲ－原岩应力区开槽后应力向深部转移。槽孔可在底板、两侧或全断面松动爆破巷道一侧或两侧布置巷峒巷道一侧布置巷硐后效果示意图顶部构建软弱区应力转移原理与技术鲍店矿-430m水平胶带输送机硐室围岩松软，分层开采的采煤工作面多次从大巷上方通过，需保护受强烈采动影响的机头硐室。方案：硐室顶部构建弱化区。技术关键：在硐室上方两侧开掘两条与硐室平行的小断面巷道，然后在巷道间进行松动爆破，

6、在硐室上方构建一个宽19m、长60m的松动弱化区。效果：应力转移后最大应力集中系数仅为2.6，是无松动弱化区时的30%。实测表明：受采动影响期间，硐室顶底板移近量24mm，两帮移近量31mm，保持了硐室的长期稳定。底部构建软弱区应力转移原理与技术蒋庄矿回采工作面从大巷胶带机硐室群上方通过，机头底部有1.8m深的基础，要求不底鼓，基础不受破坏。为此在巷道底板构筑松动弱化区，以降低硐室周围、特别是底板的围岩应力。硐室埋深约340m，围岩主要为砂质泥岩。煤层开采影响硐室治理的技术思路现场实施方案技术关键：在硐室底板两侧开掘小巷道，两巷道之间深孔松动爆破形成弱化带，以达到应力转移的目的。效果：

7、应力转移后垂直应力减少了4/5左右。硐室两帮相对移近量小于40mm，底鼓量小于10mm，且为均匀底鼓，机头基础未受到破坏。上行开采的应力转移原理与技术基本原理：下部煤层先行开采后，在采空区上方形成冒落带、裂隙带、缓沉带。此时上部裂隙带或缓沉带中的煤层巷道处于低应力区，维护十分容易。四煤采空区二煤层孙村矿二煤在上，四煤在下，相距22m。水平应力大，二煤埋深千米。开掘二煤的4218、4219两工作面顺槽时，巷道前掘后修，顺槽无法维护而报废，掘不出顺