高强锚注支护技术.ppt

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1、2.高强锚注支护机理巷道支护应了解地应力、围岩的性质和锚杆/锚索的锚固性能。地应力：作用在巷道围岩上的载荷，是巷道变形破坏的力源。围岩：既是我们支护的对象，又是锚固体来承载。锚杆/锚索：是支护或加固围岩的一种构件。对这三方面了解的越充分，支护设计就越合理，技术管理就越完善。2支护机理—地应力（1）在煤矿井下存在三维应力状态，在三个方向上的最大主应力V—由上覆岩层自重引起的，大小(YH)在水平面上存在两个主应力：H1—最大水平应力H2—最大水平应力2支护机理—地应力（2）地应力可以通过应力解除法、水压致裂法进行测试。我们公司在

2、兖矿集团进行50多点的原岩应力测量。2支护机理—地应力（3）兖州矿区原岩应力分布规律（1）最大水平主应力为最小水平主应力的2.17倍，（2）垂直应力随深度成线性增长，其值与按上覆岩层容重和埋深计算出的垂直应力略小；（3）最大水平主应力普遍大于垂直应力;2支护机理—地应力（4）我们公司也在一矿北风井也进行了三个点的原岩应力测试。测点б1（MPa）б3（MPa）бv（MPa）б1/бvб1/б3轨道上山30.8722.1224.471.261.40外水仓36.3114.0121.301.702.59回风上山39.0212.832

3、5.731.523.04最大水平应力б1明显大于垂直应力бv，б1/бv=1.26～1.70，且地应力场呈现б1>бv>б3的应力关系，说明水平应力比垂直应力对巷道稳定性的影响要大，地应力场中水平应力占优势地位，为典型的构造应力场。2支护机理—地应力（6）巷道开挖后改变了围岩的原岩应力状态，引起应力的重新分布.垂直应力向两帮转移，形成垂直应力在两帮集中；水平应力向顶、底板中转移，形成水平应力在顶底板集中的现象。垂直应力的影响主要显现于两帮煤体，而水平应力的影响则主要显现于顶、底板岩层。水平应力水平应力垂直应力垂直应力2支护机

4、理—地应力（7）为了研究巷道顶板的稳定性，澳大利亚联邦科学院与SCT公司对巷道掘进期间的顶板内的垂直应力进行了监测。监测地点在（MoranbahNorthMine）北莫兰巴矿104工作面运输巷。巷道埋藏深度220m，巷道宽度5.2m，高度3.2m煤层厚度5.5m，巷道沿煤层底板掘进。2支护机理—地应力（8）在地点1顶板的不同高度安设了4个地应力监测传感器，在地点2安设了两个地应力传感器，用于监测在巷道开挖后，顶板内顶应力的变化情况。2支护机理—地应力（9）在监测之前，在地点1对煤层和顶板砂岩进行了原岩地应力测量。可以看到在煤

5、层中。可以看到在煤层中的地应力非常小，据他们分析，主要是因为煤层中含有气体和水的流失，造成煤层中的应力下降，煤层中的垂直应力仅为1.3Mpa.2支护机理—地应力（10）顶煤中垂直应力的变化，每30分钟读一次数，记录垂直应力随巷道开挖的变化。2支护机理—地应力（11）巷道开挖后，在顶板砂岩内垂直应力的变化。在巷道顶板高5.3m，泥岩中安装的地应力传感器应力的变化：1.在掘进工作面的前方7-8m时，垂直应力随着推进逐步减少，2.在巷道开挖后，垂直应力急剧下降。3.5m以后水平应力有所恢复。2支护机理—地应力（12）高水平应力作用

6、下的巷道典型破坏模式当集中的水平应力引起下部岩层破坏时，水平应力向深部转移2支护机理—地应力（13）1—破碎区；2—松动区；3—塑性区；4—弹性区2支护机理—地应力（14）最大水平应力理论：1巷道开挖后引起应力重新分布，垂直应力向两帮转移，水平应力向顶、底板转移，因而垂直应力的影响主要显现于两帮，而水平应力的影响则主要显现于顶、底板岩层；2、方向呈正交关系的最大水平主应力分量σhmax和最小水平主应力分量σhmin在量值上通常相差较大。这使得水平应力对巷道顶、底板影响具有明显的方向性；3、当巷道轴向与最大水平主应力平行时，受

7、水平应力影响最小，对顶底板的稳定最有利；4、当巷道轴向与最大水平主应力垂直时，受水平应力影响最大，对顶底板的稳定最为不利；5、与最大水平主应力方向成一定角度斜交的巷道，巷道一侧出现应力集中，而另一侧应力释放，从而使巷道顶底板的变形破坏会偏向巷道的某一侧。2支护机理—地应力（15）2支护机理—地应力（16）在我国工作面存在一条沿空掘巷，与采空区存在3-7m的煤柱，将巷道布置在低应力区。巷道的应力环境是怎样的？我们可以通过实测可以测量三维应力分布。2支护机理—地应力（17）东滩煤矿4307综放工作面沿空巷道次生应力观测2支护机理

8、—地应力（18）东滩煤矿沿空巷道所处的应力环境分析2支护机理—地应力（19）工作面推进地应力的变化2支护机理—地应力（20）工作面推进水平应力的变化2支护机理—地应力（21）实测最大水平主应力与最小水平主应力的大小和方向主应力实测（MPa）倾角（向下为正）方位角б110.672.3°126