巷道圍巖穩(wěn)定性及控制技術(shù).ppt

1、巷道圍巖穩(wěn)定性及控制技術(shù),對于煤層巷道而言，采動影響主要有兩個(gè)方面，即本區(qū)段的采動影響和相鄰區(qū)段的殘余采動影響,本區(qū)段的采動影響：指因本區(qū)段工作面回采引起的超前支承壓力的影響。在工作面的正常推進(jìn)過程中，由于采煤工作面的大面積回采，工作面前方煤體上形成了很大的超前支承壓力作用，這個(gè)超前支承壓力的影響是煤層巷道在整個(gè)服務(wù)期間內(nèi)圍巖變形和破壞的主要原因,沿工作面推進(jìn)方向的超前支承壓力分布示意圖,二、巷道圍巖穩(wěn)定性評價(jià),一）、巷道圍巖穩(wěn)定性影響因素分析及分類指標(biāo),超前支承壓力的分布與工作面老頂運(yùn)動狀態(tài)密切相關(guān)，井下實(shí)測資料表明，直接頂厚度與采高的比值 N可以反映老頂?shù)膩韷簭?qiáng)度，即在同樣的老頂條件下，N

2、值越大，老頂來壓強(qiáng)度越?。环粗?，老頂來壓強(qiáng)度就越大。因此，可以利用N來反映本區(qū)段超前支承壓力的影響,二、巷道圍巖穩(wěn)定性評價(jià),一）、巷道圍巖穩(wěn)定性影響因素分析及分類指標(biāo)確定,巖巷圍巖穩(wěn)定性分類指標(biāo),二、巷道圍巖穩(wěn)定性評價(jià),一）、巷道圍巖穩(wěn)定性影響因素分析及分類指標(biāo),巷道開挖后, 巖體的原巖應(yīng)力狀態(tài)被破壞, 圍巖中應(yīng)力重新分布在切向應(yīng)力增大的同時(shí), 徑向應(yīng)力不斷減小, 并在巷道表面處達(dá)到極限。這種變化促使圍巖向巷道空區(qū)變形, 圍巖本身的裂隙發(fā)生擴(kuò)容和擴(kuò)展, 力學(xué)性質(zhì)隨之不斷惡化。(如圖中紅色曲線,隨著支護(hù)的施加，巷道圍巖表面由雙向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)，巷道周邊淺部圍巖的承載能力得到顯著提高，更

3、多的淺部圍巖從無支護(hù)時(shí)的屈服狀態(tài)轉(zhuǎn)化為支護(hù)后的彈性狀態(tài)，圍巖塑性區(qū)的范圍明顯縮小。 (如圖中藍(lán)色曲線,因此, 巷道支護(hù)的著眼點(diǎn)應(yīng)放在充分利、發(fā)揮和改善圍巖的自承能力上,一）、支護(hù)原理,三、巷道支護(hù)機(jī)理,在巷道支護(hù)原理的指導(dǎo)下，為了安全、經(jīng)濟(jì)地維護(hù)好巷道，在選擇支護(hù)型式和參數(shù)時(shí)應(yīng)遵循以下原則,辯證地解決圍巖應(yīng)力與支護(hù)強(qiáng)度兩者之間的相對關(guān)系； 根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行一次或二次、多次支護(hù)； 提高圍巖的自承能力； 將圍巖由載荷體變?yōu)槌休d體 積極發(fā)展主動支護(hù)，控制圍巖變形 增加圍巖強(qiáng)度可以顯著減小巷道圍巖的位移 綜合考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性和使用方便,二）、巷道支護(hù)原則,三、巷道支護(hù)機(jī)理,金屬支架(包括礦用工字鋼、

4、U型鋼、廢鋼軌等各種鋼材加工的支架) 錨桿及其與其他形式組合的聯(lián)合支護(hù)(包括錨梁、錨網(wǎng)、錨噴，錨注等) 19451950年，機(jī)械式錨桿研究與應(yīng)用； 19501960年，廣泛采用機(jī)械式錨桿，并開始對錨桿支護(hù)進(jìn)行系統(tǒng)研究； 19601970年，樹脂錨桿推出并在礦井得到應(yīng)用； 19701980年，發(fā)明管縫式錨桿、脹管式錨桿并應(yīng)用，研究新的設(shè)計(jì)方法， 長錨索產(chǎn)生； 19801990年，混合錨頭錨桿、桁架錨桿、特種錨桿等得到廣泛應(yīng)用，樹脂錨固材料得到改進(jìn)； 19902000年，以螺紋鋼錨桿為代表的錨桿加之長錨索得到了廣泛應(yīng)用； 2000至今，以高強(qiáng)、高預(yù)應(yīng)力錨桿及錨索得到了廣泛應(yīng)用。 鋼筋(或型鋼)混凝

5、土支架 少量的不支護(hù)巷道,三）、主要支護(hù)形式,三、巷道支護(hù)機(jī)理,巷道支護(hù)理論是巷道支護(hù)選擇與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵之一，主要解答不同類型巷道支護(hù)(加固)的對象、圍巖穩(wěn)定條件、支護(hù)(加固)與圍巖相互作用的機(jī)制、各種支護(hù)(加固)技術(shù)優(yōu)化選擇設(shè)計(jì)方法等根本性問題，其正確與否和完善與否直接關(guān)系到井巷工程的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性，所以，長期以來支護(hù)理論一直是采礦技術(shù)領(lǐng)域研究的一個(gè)重點(diǎn)。 煤礦巷道支護(hù)經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)到錨桿支護(hù)的漫長發(fā)展過程。多年來國內(nèi)外的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，錨桿支護(hù)是煤礦巷道經(jīng)濟(jì)、有效的支護(hù)技術(shù)。煤礦錨桿支護(hù)的發(fā)展，使礦井的噸煤成本和巷道的支護(hù)成本顯著降低，巷道推進(jìn)速度有了很大的

6、提高，支護(hù)質(zhì)量和安全條件得到了很大的改善。 錨桿支護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它涉及到設(shè)計(jì)、施工、支護(hù)材料、實(shí)測技術(shù)手段等各個(gè)方面，但是都依賴于對錨桿支護(hù)機(jī)理有一個(gè)正確的認(rèn)識。國內(nèi)外學(xué)者在煤礦巷道錨桿支護(hù)機(jī)理方面也做了大量工作，提出了多種支護(hù)理論，在實(shí)際應(yīng)用中也解決了不少問題。但是由于煤礦巷道地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，導(dǎo)致對錨桿支護(hù)作用機(jī)理的認(rèn)識還缺乏全面、系統(tǒng)性，缺乏細(xì)化的、深入的試驗(yàn)研究，因而難以在工程中真正得到實(shí)際的應(yīng)用。 因此，深化了對錨桿支護(hù)作用本質(zhì)的認(rèn)識，進(jìn)而指導(dǎo)和促進(jìn)煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，本課題將錨桿支護(hù)作用機(jī)理與巷道圍巖的變形破壞方式結(jié)合起來，在大量理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及井下試驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上，對錨桿支護(hù)作用機(jī)理作進(jìn)一步的解釋和完善,四）、巷道支護(hù)理論學(xué)說,三、巷