千米深井巷道围岩控制技术.ppt

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1、千米深井巷道围岩控制技术研究河北金牛能源股份有限公司1.煤矿巷道支护理论与技术现状我国煤矿巷道布置的发展趋势巷道支护技术发展历史与现状巷道支护存在问题邢东矿开拓巷道支护存在问题我国煤矿巷道布置的发展趋势岩巷向煤巷发展岩石顶板煤巷向煤层顶板巷道和全煤巷道发展巷道拱形断面向矩形断面发展巷道从小断面向大断面发展单巷布置向多巷发展巷道埋深从浅部向深部发展简单地质条件巷道向复杂地质条件发展巷道支护技术发展历史与现状木支护→砌碹支护→型钢支护→锚杆支护（必不可少的技术）岩巷→大断面巷道、煤顶和全煤巷道、沿空掘巷、破碎围岩巷道（成功应用）深部高应力巷道支护：锚杆、锚索支护为主的锚喷、锚网喷、锚喷

2、网架、钢筋混凝土，料石碹，预应力锚索支护近年来锚杆支护技术取得的成果：多种锚杆支护理论高强度锚杆与锚索支护技术的认可与应用巷道围岩地质力学快速原位测试系统动态性、系统性、信息性的锚杆支护设计方法的普遍认可与应用高强度、高刚度树脂锚杆支护系统性能优良的单体风动和液压锚杆钻机、手持式锚杆钻机综掘机配单体锚杆钻机的煤巷快速施工工艺锚杆支护施工质量检测和矿压监测成套仪器。锚注技术巷道支护存在问题深部常规锚杆支护遇到巨大的困难锚杆支护理论不全面，二次支护理论受到巨大挑战深部普通高强锚杆、锚索支护效果差对锚杆支护系统刚度的重要性认识不足深部与复杂困难巷道，锚杆材质和结构有待进一步改进不能实现全长

3、预应力锚固，严重影响支护效果对组合构件的认识不足小孔径锚索不能适用深部巷道支护支护密度大，掘进速度低邢东矿开拓巷道支护存在问题矿井采深大（大于1000m），地质条件复杂，断层构造带多，围岩压力大，给巷道的支护、维护造成很大困难已掘的主副暗斜井：采用高强度锚杆(Φ22mm×2.4m,20MnSi)，小孔径锚索（Φ15.24mm×5.0m），但部分地段仍难以维护两次返修，影响生产，支护成本高2.-980m水平开拓巷道围岩结构特点分析地质构造、巷道位置地应力巷道围岩条件及巷道稳定性指数围岩控制特点断层巷道F22H=0-45mSF17H=0-12mFx-9H=4Fx-11H=2地应力区域垂直

4、应力（MPa）水平应力（MPa）-980泵房及联络巷26.3829主副暗斜井26.3-31.2528.9～34.42#煤及顶底板岩石力学参数层位岩性厚度(m)σC(MPa)σt(MPa)E(GPa)u老顶中砂岩20.8697.206.4823.830.23粉砂岩3.1470.004.6018.630.25粉细砂岩互层2.6684.65.6422.300.27直接顶铝土质粉砂岩3.3469.134.6014.310.252#煤4.5010.802.740.30直接底粉砂岩3.2270.004.6018.6330.252#下煤1.0810.82.7370.30老底粉砂岩2.4060.80

5、4.6014.180.25巷道稳定性岩性－980泵房－980联络巷主副暗斜井中砂岩粉砂岩不稳定粉细砂岩互层不稳定铝土质粉砂岩强流变极不稳定2#煤粉砂岩2#下煤砂质泥岩强流变极不稳定粉砂岩强流变极不稳定不稳定围岩控制特点服务时间长长达20年以上水平应力大，巷道顶底板变形严重地应力大，围岩变形严重主暗斜井掘进方向与最大主应力方向不一致3深井锚杆锚索强力支护原理分析邢东矿围岩变形特征分析深井锚杆锚索强力支护原理高预应力作用下岩体的响应规律锚杆支护强度对围岩强度的强化分析邢东矿围岩变形特征分析巷道围岩塑性区随巷道埋深的变化规律巷道埋深H（m）铅直应力σv（MPa）水平应力σH（MPa）塑性区

6、半径R（m）塑性区厚度P（m）90022.5024.759.126.7695023.7526.139.577.2198024.5026.959.847.4899024.7527.239.937.57100025.0027.5010.027.66110027.5030.2510.948.58120030.0033.0011.869.50130032.5035.7512.7910.43140035.0038.5013.7311.37锚杆锚索支护效果2121工作面顺槽（平均埋深1000m）顶锚杆：20MnSi高强锚杆，顶板采用φ22L2400，全长锚固，间排距700×900㎜；顶锚索：φ1

7、7.8L6500，间排距：运输巷2×1.8m，运料巷1.75×2.7m；帮锚杆：φ20L2100全长锚固，750×900㎜；帮锚索：φ15.24L4500，间排距：运输巷2×1.8m，运料巷1.75×2.7m；顶板下沉较大，达到210㎜，变形量较大，稳定时间较长，巷道总体支护效果较好。主副暗斜井（810～1150m）顶锚杆：20MnSi全螺纹锚杆，φ22L2400，，间排距700×600㎜；帮锚杆：20MnSi全螺纹锚杆，φ18L2100，，间排距650×