巷道围岩应力控制技术.ppt

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1、高应力巷道围岩应力转移理论与技术引言顶板掘巷应力转移原理与技术底板掘巷的应力转移原理与技术煤层上行开采的应力转移原理与技术巷道底板松动爆破应力转移与注浆加固技术巷道迎头超前钻孔应力转移原理与技术国内外其它技术主要内容高应力巷道围岩应力转移理论与技术2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1.大变形巷道难维护的原因引　言第一类，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2.高应力巷道类型引　言4动压巷道煤层开采引起的采动应力通常在原

2、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。引　言5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。引　言6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。引　言7我国国有大中型煤矿开采深度每年约以9m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。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体强度时，有关岩体力学科学与工

3、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。3.深井软岩成为重点引　言8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。引　言9矿井高应力巷道具有围岩破碎严重，塑性区、破碎区范围很大，蠕变严

4、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。严重时，在巷道掘进或使用期间将会在巷道中引发煤与瓦斯突出，甚至岩爆等动力灾害，严重威胁矿井的安全生产。这不但造成巷道支护成本高，而且造成煤炭资源开采的极端困难，严重威胁着矿井的安全生产。这种局面将成为我国煤矿今后必须长期面对的开采技术难题。4.高应力巷道特点引　言10巷道围岩控制的基本原理如下式。传统的控制方法主要是：其一，提高围岩强度（如注浆加固、锚注等）；其二，合理的支护技术（如砌碹、架棚、锚网等）。5.大变形巷道围岩控制的技术途径引　言11分

5、别研究周边位移u0与围岩性质（c、φ）、支护阻力Pi及围岩应力P0的关系得到：引　言12由上图可见，围岩应力的改善对巷道围岩变形控制的效果最为明显。据此，提出本研究成果——应力转移理论与技术，是从引起巷道围岩变形破坏的力学环境为着眼点，以控制巷道围岩应力为中心，将高应力转化为低应力，这样可以显著减小巷道围岩塑性区和围岩变形量，达到实现巷道围岩稳定的控制目标。引　言131.顶板掘巷的应力转移原理巷道顶板掘巷实现应力转移的简单模型顶板掘巷应力转移原理与技术142.鲍店煤矿工程实例胶带输送机硐室与回采工作面的关系兖州矿业集团公司鲍店煤矿矿井北翼布置一条轨道大巷和一条胶带运输机大巷，轨道大巷

6、布置在－430水平，胶带运输大巷高于轨道大巷5m，两巷水平间距30m。胶带输送机硐室位于1306工作面南侧50m处，其与邻近巷道的位置关系如图3-3所示。该硐室及其大巷均处于二迭系山西组3#煤层底板泥岩或粘土页岩中，与3#煤层间距为28~60m。矿井北翼的生产采区都按倾斜长壁采煤法布置并使工作面跨大巷仰斜开采。该采区内，3#煤层为主采煤层，其平均厚度为9m，分3层开采，分层采高2.8~3.0m。顶板掘巷应力转移原理与技术15胶带输送机硐室与回采工作面的关系顶板掘巷应力转移原理与技术16顶部掘巷的研究方案为解决问题，初步提出以下五种方案，利用数值计算方法进行研究：方案一：无顶部卸压巷时

7、方案二：硐室顶部开掘8×2m2卸压巷方案三：硐室顶部开掘12×2m2卸压巷方案四：硐室顶部开掘16×2m2卸压巷方案五：硐室顶部开掘20×2m2卸压巷顶板掘巷应力转移原理与技术17研究结果一：对控制围岩变形的影响方案12345底鼓量（mm）20117013510267比值10.850.680.510.33顶板掘巷应力转移原理与技术18研究结果二：对围岩应力场的影响顶板掘巷应力转移原理与技术19顶部卸压巷设计方案顶板掘巷应力转移原理与技术20现场实测分析21