深井巷道围岩控制.ppt

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15m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。2.“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“临界深度”。3.岩性与矿压显现垂直应力水平应力开采深度3.2岩性特征3.3矿压显现特征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。4.围岩控制的基本途径不稳定（强烈底鼓）：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
（2）注浆加固（权台矿注浆孔布置）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；
5.1.2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
（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15~20kN
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，还应注意两帮作用：防止锚固区外过大离层及巷道顶板两角的剪切破坏。
设计准则：
（1）按巷道顶板两角免遭剪切破坏计算承载能力；
（2）锚索系统刚度与顶板变形相适应。6.围岩注浆加固材料类别
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；（1）围岩松软破碎、随掘随冒时使用；
（2）超前迎头钻孔注浆；
（3）地应力特别大时难以注入。（1）注浆滞后时间
围岩裂隙发展变慢前后或进入掘后稳定期不久（2）注浆孔深度
破碎区应完全固结，并超过此区，尽可能深，一般2m左右。
（3）注浆压力
不超过岩石单轴抗压强度的1／3。围岩严重破碎时0.5MPa，较破碎时1.0MPa，裂隙较小时1.0～2.0MPa，最高不超过3MPa。（4）浆液渗透半径与注浆孔布置
渗透半径取决于注浆压力、围岩力学性质、裂隙密度及张开度、浆液的流动力学参数及初凝时间等。一般采用渗透公式初步计算后由现场试验确定。
注浆孔间排距，要求两孔渗透半径贯通，一般在2m左右。
注浆位置根据需要，可帮角、顶板或全断面。（5）注浆量7.巷道围岩的应力转移技术我国煤矿每年新掘巷道10000余公里，其中受到高应力影响的巷道占到70～80%。高应力巷道分为以下三类：软岩巷道、动压巷道和深井巷道。
当高应力巷道生产、地质条件复杂或支护方式不当时，巷道在其服务期间屡遭破坏，失修率高，需要进行不断的维护或返修，不但巷道支护成本高，而且造成煤炭资