深井巷道围岩控制新技术.ppt

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1、深井巷道围岩控制1背景和意义2“深井”的概念3深井巷道的岩性与矿压显现4巷道围岩控制的基本途径5锚杆、锚索支护系统6围岩注浆加固7巷道围岩的应力转移技术8软岩巷道支护思路和原则9控制技术汇总主要内容21.背景和意义我国国有大中型煤矿开采深度每年约以9m的速度向深部增加。一些老矿区和缺煤矿区相继进入深部开采阶段。由于开采深度的加大，岩体应力急剧增加，地温升高，当岩体应力达到甚至超过岩石抗压强度时，有关岩体力学科学与工程的若干问题由量变逐渐发生质的变化，造成资源开采的极端困难，并引发矿井重大安全事故危险性增加，严重威胁矿井的安全生产。深井软

2、岩成为重点4低强度软岩膨胀性软岩高应力软岩节理化软岩复合型软岩软岩的分类可见，判断是否是软岩应从应力和岩性两方面考虑。当岩性软弱时，应力不大围岩同样会破坏。5深部开采的主要严重问题1）井巷维护困难、维护费用高，影响生产；2）采场顶板破碎，冒顶事故的危害增大；3）凿井困难增加，提升等井筒设备不能适应深井的需要；4）冲击矿压、煤与瓦斯突出危险加大；5）地温升高，恶化生产环境，影响生产；6）瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危险加大；7）矿井水压力和涌出量增加，突水事故的危险性加大。6世界主要采矿国家对矿井深部开采的这些技术难题从理论上及实用技术上进行

3、了许多研究，取得了可喜成果，但一些主要难题未能从根本上解决。英国、德国这些采矿技术水平较高的国家也未能解决深部开采的若干技术难题，采矿成本随采深加大而不断增加，最终导致关闭大批矿井，生产中急需的煤炭不得不依靠进口。国外的研究状况7我国是世界产煤大国，也是用煤大国。我国煤炭储量大部分埋藏在深部，埋深大于600m和1000m的储量分别占到73.19%和53.17%。我国人口众多，用煤量大，不可能关闭深部矿井而依靠进口煤炭。因此，无论从战略高度还是从当前生产实际出发，都迫切需要积极开展深部开采中的基础理论研究，以求在新理论的指导下，使实用技术

4、有新的突破和发展，使矿井深部开采走上安全、高产高效的健康轨道。国内的情况82.“深井”的概念深井概念：由矿井深度和岩性两个因素决定。矿井由浅部过渡到深部的深部界限称为“极限深度”。围岩单轴抗压强度/MPa巷道极限深度/m<2015020~30300~40030~60650~750>60>1000极限深度以上支护简单、易维护；以下则明显困难。表1巷道极限深度表103.岩性与矿压显现垂直应力(Brown&Hoek,1978)开采深度岩层因自重引起的垂直应力随深度增加呈线性增大。3.1地应力特征12水平应力水平应力与垂直应力之比(Brown&

5、Hoek,1978)开采深度埋深≤1000m，水平应力与垂直应力的比值大约为1.5-5.0埋深≥1000m，水平应力与垂直应力的比值逐渐趋于集中，约为0.5-2.013开采深度平均水平应力与垂直应力之比我国地应力测量结果14主应力数值/MPa与东西方向夹角/与垂直方向夹角/与南北方向夹角/138.1326.5114.2100.1228.3563.928.579.331.6185.5104.114.8孙村矿地应力测试结果15测试地点水平标高主应力/MPaP1/P2/P3主应力方向（夹角）/xyz3213面－46016.551

6、08198513.653071112.5-1.926787.5231215W（石门）－46316.074745101.511.7742.8132823.5187.77613.7协庄矿地应力测试结果163.2岩性特征高应力下围岩破碎严重蠕变严重岩石峰后状态和性质、长时强度发生变化173.3矿压显现特征（1）塑性区、破碎区范围显著增加；（2)两帮和顶、底角破碎区显著增大，围岩变形显著增加；原因：水平应力增加，两帮煤软，角部应力集中（3）底鼓严重；（4)控制两帮变形和底鼓是关键。183.4高地应力巷道底鼓机理图1相似材料模拟试验结果u1、u2

7、、u3、u4、u5——下沉曲线D1、D2、D3——破断曲线（1）围岩不均匀的整体下沉和局部上升：大面积开采、动压和不同护巷方式引起高应力区下沉、应力降低区上升。19（2）巷道两帮下沉引起底鼓：两帮下沉、底角破坏，水平应力挤压，底板浅部鼓起，顶板下沉、离层。（a）（b）图2两帮下沉与底鼓关系（a）——东庞矿（中硬岩）；（b）——黄塘岭矿（软岩）20（3）权台矿3108区段回风平巷实测距地表深度475m，U29支护两帮移近量1426mm，顶底板移近量2556mm（其中：顶沉445mm，底鼓2111mm）浅部鼓起，深部下沉；与采煤工作面距离不

8、同而变化。21图4巷道底板垂直位移No——垂直位移为零；N——零应变点图3巷道底板深基点位移22（4）力学计算Q(y)作用下M点的位移：根据弹性力学理论，平面应变条件下的半无限平面体，Q(y)dy载荷作用下