《深井巷道围岩控制》.ppt

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深井巷道二次支护思路和原则
9控制技术汇总1.背景和意义低强度软岩
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。深部开采的主要严重问题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。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。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”。3.岩性与矿压显现垂直应力水平应力开采深度主应力测试地点3.2岩性特征3.3矿压显现特征3.4深井巷道底鼓机理（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。（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同而变化。图3-4巷道底板垂直位移
No——垂直位移为零；
N——零应变点（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M点的垂直位移分量duxQ(y)作用下，M点的垂直位移ux等于式（1）在[a,b]区间上的积分。图3-6煤柱巷道底板等效载荷分布图3-7简化的载荷分布底板中心线上的垂直位移274.围岩控制的基本途径不稳定（强烈底鼓）：（2）支护技术
从轴对称圆巷的弹塑性分析——卡斯特纳方程中可以看出：由于支护反力P的作用，加大了塑性区应力而减小了塑性区半径。4.2基本途径（3）巷道支护
巷道金属支架
作用：给围岩提供支护阻力；使用高强度可缩金属支架，控制和适应围岩变形。
锚杆支护
作用：强化围岩强度；围岩强度强化理论、高强（超高）强度锚杆、动态系统设计方法、高应力下的锚杆支护技术。4.3加固帮、角控制底鼓
试验编号
（2）试验二：注浆加固（权台矿注浆孔布置）对比项目5.锚杆、锚索支护系统5.1.1背景
（1）传统的悬吊、组合梁、组合拱理论及计算是针对弹性状态的完整岩体；
（2）研究锚杆支护对围岩E、C、的改善也限于岩体破碎前的弹性状态；
（3）煤巷围岩松软破碎，采动应力高；围岩塑性区、破碎区范围大，此时，岩体处于峰后强度、残余强度状态；
（4）处于峰后强度和残余强度的破碎岩体，锚杆支护能否起作用？作用机理是什么？5.1.2锚杆支护强度强化机理
锚固体C、、C*、*随锚杆支护强度t的增加而提高表7不同锚杆支护强度下锚固体破坏后的C*、*值锚固体应力应变曲线图
注：曲线上数字为锚杆支护强度σt（MPa）和国外（美、澳、英）锚杆支护技术相比属低标准。现有的锚杆、锚索支护系统在浅部能适用，用到深部就不能有效控制围岩变形，甚至失效，必须要求新的技术和突破。足够的锚杆支护强度和初锚力，适当加大锚杆长度，及时锚固，特别应加强帮、角的控制。
支护强度：
（1）改善材质。发展合格的高强、超高强锚杆
中国矿业大学研制的TRIP硅锰系列钢，其s＝1000MPa；b＝1400MPa；s＝15～17%。
（2）加大锚杆直径
初锚力：在现有风动条件下，改善结构，完善施工工艺，实现20~50kN
锚杆长度：加长后控制大塑性区和破碎区，可考虑发展可伸长的柔性锚杆
及时锚固：除注意顶板外，还应注意两帮6.围岩注浆加固提高强度、充填裂隙、封闭水源、隔绝空气
表6-1煤、岩试块破坏前和注浆后抗压强度实验结果（1）材料类别
化学类：丙烯酰胺类、聚氨脂类
水泥类：单液水泥浆；水泥、水玻璃双液浆；ZKD高水速凝材料（双液或单液）浆体流动性