动压巷道顶板控制技术.pdf

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1、2014年2月(上旬刊)l煤矿能源动压巷道顶板控制技术李舂龙煤集团双鸭山分公司东荣三矿摘要：本文主要研究的是受动压影响的顶板巷道底鼓机理与控制技术。长期以来。国内外许多专家学者对煤矿巷道底鼓机理和控制技术作了走量的研究工作，取得了一批重要的研究成果，提出了许多底鼓控制实用技术。但由于巷道围岩性质、应力环境及地质环境的复杂性．现有的理论不能全部解决底鼓机理认识上的问题，现有的技术也难以从根本上控制底鼓。随着开采技术的不断进步及开采深度的增加，底鼓问题也变得更加突出，因此，继续开展软岩巷道底鼓的研究工作仍然具有

2、重要的理论意义和工程应用价值。-关键词：采动影响软岩底鼓数值模拟控制-。近年来．随着开采技术水平的不断进步．开采设备的大型化产过程中的积水，以及潮湿空气。因此，膨胀压力还与季节有关，以及开采效率的提高．巷道断面的尺寸也越来越大．以保证运夏季空气湿度大，雨季地下水渗入量大，都全使膨胀压力增大。输、通风、行人的要求。与此同时，随着矿井的深部开采，也使得2．2．3工程应力因素巷道所处的应力环境大为改变。因此．巷道底鼓的问题将很可能工程应力是指开挖过程中所引起的所有工程应力的总称随着开采技术的进步以及开采深度的增加

3、而变得更加突出南膨胀性岩石和围岩的应力状态关系很复杂．围岩在开挖过程中于掘进期间或者受工作面回采影响．巷道围岩应力状态发生变卸载产生的拉应力使岩石断裂破坏．体积急剧膨胀变形：加载后化，顶底板和两帮岩体变形并向巷道内移动，底板向上隆起，这往往沿轴向或结构面等产生剪切变形破坏，造成扩容膨胀：岩石种现象称之为底鼓吸水膨胀过程与所受应力状态密切相关．通过膨胀试验得出轴向1、动压巷道底鼓力学机理膨胀应变与轴向压力的对数之间具有线性关系：随着深度的增1．1动压巷道底鼓力学模型加，岩石吸水膨胀和地应力近似呈线性关系；围岩

4、的支护参数，如在不考虑遇水膨胀性底鼓时．还可以将围岩视为抗拉．抗强度、刚度和耦合性与岩石膨胀性也非常密切．当采用与之相耦剪．抗弯能力都极其微弱的松散体．可以引入郎肯土压力理论来合的支护对策时．围岩膨胀减小而强度增大．反之变形膨胀量加解释软岩巷道底鼓的原因。先取巷道右侧底板进行分析．底板岩大。残余强度减小．维护困难。体在均布荷载g的作用下。CU区域岩体处于主动塑性压力状3、结论态，而MCJ区域岩体处于被动塑性压力状态，当MCJ区域岩体本文主要采用实验室试验、理论分析、数值模拟和现场矿压达到了被动塑性压力状态时

5、．就会产生向上的底板围岩压力。当观测等综合方法进行的系统研究，得到以下主要结论：其超过了岩体的极限强度时．就会导致底板MC破坏．向上隆起f11根据对力学机理的分析可知，岩性较差或者较为破碎的或者挤入巷道．造成底鼓。围岩，巷道宽度较大的巷道，它们受动压的影响非常大。底压增大2、膨胀型底鼓机理幅度较大，会造成剧烈的底鼓，故为了避免重复的修复工作。对于膨胀型底鼓主要是由于受水理性质的影响．引起巷道底板卧龙湖南翼巷道组可能受到采动影响的区段．巷道的修复应该等岩层膨胀和岩体应变软化造成的。底板泥岩中蒙脱石、伊利石含到

6、工作面收作以后再进行量高．在高应力地质条件下．浸水后膨胀性矿物在内部及外部膨f2)通过观测、比较和分析，认为大巷的破坏原因主要如下：胀机制的作用下．水分子进入晶胞层间和颗粒间形成层间膨胀首先巷道的选位上．布置在泥岩中．同时存在宽缓褶曲构造和水和粒间膨胀。而随着巷道的掘进。底板岩体受力逐渐增大，岩体的影响，围岩基本条件差；其次，由于初期支护强度不够．再加上中的微裂隙不断扩展、贯通，在应力扩容机制下产生剧烈的体积采动的影响，围岩破坏严重，形成了大松动圈；第三，巷道前期修增大．从而引起巷道膨胀型底鼓复过程中．锚杆

7、长度和密度较小。处理方式欠佳。从巷道变形和2．1膨胀型软岩的膨胀机理及影响因素严重底鼓的产生来看．巷道底鼓属于挤压流动型底鼓+遇水膨胀f11认为膨胀岩的膨胀一般是粘土矿物中晶格扩容后引起的型底鼓。就巷道控制而言．能够采取改善措施的因素只有改变围体积膨胀岩性质、有效控制水的作用和加强支护等方法。f21膨胀岩体在工程应力作用下产生流变，即蠕变、松弛和弹f3)根据强化顶板、加强两帮、控制底板的技术路线，提出了性后效产生的膨胀，因此，膨胀岩流变本构特征引起岩石膨胀。以提高围岩强度为主导、以“三锚”技术为核心的修复加

8、固方案。f31胀缩路径方程理论、温度场理论和渗透力学理论等。即通过合理的锚喷支护结构与参数形成基本承载圈：利用关键2．2影响膨胀因素最主要的特征部位的注浆锚索调动顶底板深部围岩强度：围岩注浆．以提高围岩2．2．1物化和结构特征整体性；加固两帮，控制内移，阻止底鼓源；采用底板注浆锚杆，提泥质岩类含有强亲水性矿物，如：蒙脱石和伊利石矿物或化高巷道底板稳定性。而具体的支护参数则主要根据第三章的巷道学类膨胀矿物．是其膨胀