第八章巷道维护原理和支护技术ppt课件.ppt

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1、第八章巷道维护原理和支护技术第一节无煤柱护巷第二节巷道围岩卸压第三节巷道金属支架第四节巷道锚杆支护第五节软岩巷道围岩变形规律及其支护技术第六节锚杆支护质量监测矿山压力与岩层控制图8-1留煤柱护巷示意图第一节无煤柱护巷一、护巷煤柱的稳定性传统的留煤柱护巷方法是在上区段运输平巷和下区段回风平巷之间留设一定宽度的煤柱，使下区段平巷避开固定支承压力峰值区（一）煤柱的载荷1．煤柱载荷的估算图8-2计算煤柱载荷示意图2．煤柱宽度的理论计算护巷煤柱宽度的理论计算有按煤柱的允许应力，煤柱能承受的极限载荷，以及按煤柱应力分布等多种方法。各种

2、方法的基本观点都认为：煤柱的宽度必须保证煤柱的极限载荷σ不超过它的极限强度R(七章一节)。煤柱的宽度B计算式：（二）煤柱的应力分布1．一侧采空煤柱（体）的弹塑性变形区及垂直应力的分布图8-3煤柱（体）的弹塑性变形区及垂直应力分布1—弹性应力分布；2—弹塑性应力分布；Ⅰ—破裂区；Ⅱ—塑性区；Ⅲ—弹性区应力升高部分；Ⅳ—原始应力区2．两侧采空煤柱的弹塑性变形区及垂直应力的分布两侧均已采空的煤柱，其应力分布状态主要取决于回采引起的支承压力影响距离L及煤柱宽度B，主要有三种类型：B＞2L时（图8-4）②2L＞B＞L时，见图8-5。③B＜L

3、时(图8-6）,受两侧采动影响时，K值可达到4～5以上.图8-4煤柱宽度很大时弹塑性变形区及垂直应力分布Ⅰ—破裂区；Ⅱ—塑性区；Ⅲ—中部为原岩应力的弹性区图8-5煤柱宽度较大时弹塑性变形区及垂直应力分布Ⅰ—破裂区；Ⅱ—塑性区；Ⅲ—应力升高的弹性区图8-6宽度较小时煤柱的塑性变形区及垂直应力分布Ⅰ—破裂区；Ⅱ—塑性区；Ⅲ—弹性区图8-7煤柱的弹塑性变形区及应力分布（三）、护巷煤柱的稳定性(1)护巷煤柱的宽度煤柱的宽度是影响煤柱的稳定性和巷道维护的主要因素(2)护巷煤柱保持稳定的基本条件护巷煤柱一侧为回采空间，一侧为采准巷道。回采空间

4、和采准巷道在护巷煤柱两侧形成各自的塑性变形区，塑性区的宽度分别为x0、x1（图8-7）。因此，护巷煤柱保持稳定的基本条件是：煤柱两侧产生塑性变形后，在煤柱中央存在一定宽度的弹性核，弹性核的宽度应不小于煤柱高度的2倍。二、老顶结构与沿空巷道围岩稳定的关系在巷道整个服务时期，随着采面不断向前推进，通过巷道顶板对沿空巷道围岩稳定的影响方式和程度差异悬殊。(2)沿空巷道顶板岩层处于采空区上覆岩层结构固支边与铰结边之间，其顶板岩层断裂成弧形三角板。(3)沿空巷道跨度较小，工作面老顶岩层结构对巷道围岩稳定性影响最显著,老顶一般可视为亚关键层。

5、图8-8采空区上覆岩层结构示意图图8-9回采工作面倾斜方向支承压力分布a—顶底板为砂岩b—顶底板为泥质页岩或较破碎的砂质页岩三、沿空掘巷的矿压显现规律（一）沿倾斜方向支承压力分布规律（二）巷道围岩变形与护巷煤柱宽度的关系表8-1回采巷道保持稳定状态的护巷煤柱宽度值B/m图8-10μ-x关系曲线示意图（三）沿空掘巷的矿压显现1．沿空掘巷的围岩应力和围岩变形图8-11沿空掘巷引起煤帮应力重新分布1—掘巷前的应力分布2—掘巷后的应力分布图8-12窄煤柱护巷引起煤帮应力重新分布1—掘巷前的应力分布2—掘巷后的应力分布2．窄煤柱巷道的围岩应

6、力和围岩变形窄煤柱巷道是指巷道与采空区之间保留5～8m宽的煤柱。巷道掘进前，采空区附近沿倾斜方向煤体内应力分布（图8-12中1）。最终应力分布状态如图8-12中2所示。图8-13完全沿空掘巷图8-14留小煤墙沿空掘巷沿空掘巷的三种方式：完全沿空掘巷、留小煤柱掘巷、保留部分老巷断面掘巷方式。四、沿空留巷的矿压显现1．采动时期的受力状况沿空留巷是在上区段工作面采过后，通过加强支护或采用其它有效方法，将上区段工作面运输平巷保留下来，供下区段工作面回采时作为回风平巷（图8-15）。2．沿空留巷的顶板下沉规律回采工作面推进引起的上覆岩层运动

7、，其发展是自下而上的，上部具有明显的滞后现象，沿空留巷的顶板会在较长时间内受到老顶上覆岩层运动的影响。图8-15沿空留巷工作面巷道平面布置图a—向长壁沿空留巷b—倾斜长壁沿空留巷五、沿空留巷巷旁支护形式1．巷旁支护的作用巷旁支护是指巷道断面范围以外，与采区交界处架设的一些特殊类型的支架或人工构筑物。它的作用主要有：控制直接顶的离层和及时切断直接顶板，使垮落矸石在采空区内充填支撑老顶，减少上覆岩层的弯曲下沉。减少巷内支护所承受的载荷，保持巷道围岩稳定。同时为了生产安全，及时封闭采空区，防止漏风和煤炭自燃发火，避免采空区内有害气体逸出

8、。2．巷旁支护的类型和适用条件木垛支护、密集支柱支护、矸石带支护、混凝土砌块支护等方式。它们的主要缺点是，增阻速度慢、支承能力低、密封性能差、木材消耗多和机械化程度不高。3．整体浇注巷旁充填技术整体浇注巷旁充填技术具有增阻速度快、支承能力大、密封性