矿山压力与岩层控制8zi巷道维护原理与支护技术.ppt

图8-1留煤柱护巷示意图（一）煤柱的载荷1．煤柱载荷的估算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图8-6宽度较小时煤柱的塑性变形区及垂直应力分布图8-7煤柱的弹塑性变形区及应力分布(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。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（二）巷道围岩变形与护巷煤柱宽度的关系（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8-12窄煤柱护巷引起煤帮应力重新分布图8-13完全沿空掘巷四、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。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、密封性能好和机械化程度高等优点使发展沿空留巷技术的关键问题得到解决。第二节巷道围岩卸压2、跨巷回采的应用及矿压显现规律图8-16区段煤柱对跨采上山围岩变形的影响图8-17切缝对圆形巷道周边应力分布的影响2．巷道围岩开槽（孔）卸压法的应用3．巷道围岩松动爆破卸压法的应用三、利用卸压巷硐进行巷道卸压利用卸压巷硐卸压方法的实质是在被保护的巷道附近（通常是在其上部、一侧或两侧）开掘专门用于卸压的巷道或硐室。转移附近煤层开采的采动影响促使采动引起的应力分布再次重新分布最终使被保护巷道处于开掘卸压巷硐而形成的应力降低区内。图8-21巷道一侧卸压巷硐的卸压原理图8-22胶带输送机硐室顶部卸压1－输送机硐室；2—卸压巷道；3—松动爆破区图8-23本煤层沿顶板布置卸压巷道卸压图8-24宽巷（面）掘进卸压图8-25掘前预采巷道布置示意图第三节巷道金属支架一、巷道支架支护原理2．“支架-围岩”相互作用的基本状态当巷道顶板岩石与上覆岩层离层或脱落时支架处于给定载荷状态。②当巷道顶板岩石与上覆岩层没有离层或脱落时支架处于给定变形状态。3．“支架-围岩”相互作用原理图8-27支架与围岩的相互作用关系4．“支架-围岩”相互作用原理的应用依据“支架-围岩”相互作用原理在巷道支护的工程实践中发展了以下实用支护技术：图8-28新U25型钢断面图(a)(b)(c)图