巷道围岩稳定性及控制技术.ppt

巷道围岩稳定性及控制技术
主要内容
一、《煤矿巷道围岩控制概述》
二、《巷道围岩稳定性评价》
三、《巷道支护机理》
四、《巷道支护设计方法》
我国煤炭成煤时期多,煤矿绝大多数采用井工开采。由于埋藏深度大,软岩分布广,以及大多数巷道经受采动的强烈影响,控制煤矿巷道的围岩要比一般地下工程困难。
巷道围岩控制的基本目的和任务在于提高巷道的稳定性,围岩应力、围岩性质和围岩支护是决定巷道稳定性的基本因素。巷道的布置、保护、卸压及支护是围岩控制的基本手段。
一、煤矿巷道围岩控制概述
煤柱护巷和刚性支护为特征的巷道围岩控制阶段(50年代)
改革巷道布置及发展金属支架为特征的巷道围岩控制阶段(60年
代~70年代)
利用围岩自稳能力和采用先进支护技术为特征的巷道围岩控制
阶段(80年代以来)
(一)、巷道围岩控制的主要发展阶段
巷道围岩控制随着煤炭生产的发展,科学技术的进步,已逐步趋向完善,其发展的过程可分为三个阶段。
一、煤矿巷道围岩控制概述
1、掌握巷道矿压规律推进巷道布置改革
2、推进无煤柱护巷技术
3、运用卸压护巷方法
4、掌握巷道支架围岩关系
5、研制适应不同条件的巷道金属支架架型
6、发展锚喷支护技术
7、改善软岩巷道支护效果
8、进行巷道支护质量及顶板动态监测
9、完善巷道围岩控制测试的手段和装备
近10多年来,我国煤炭系统广大学者和工程技术人员围绕改进巷道布置和维护,开展矿井支护改革等,在巷道围岩控制的工程实践中进行了富有成效的工作,取得了许多重要成果,产生了巨大的社会效益和经济效益。
(二)、巷道围岩控制技术的主要成就
一、煤矿巷道围岩控制概述
(一)、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
对于煤层巷道,研究表明,以围岩的节理裂隙间距与分层厚度表示岩体完整性是最合适的,且工作面的直接顶初次垮落步距与巷道顶板围岩的节理裂隙间距以及分层厚度有密切的关系,如图所示。
因此,将直接顶初次垮落步距作为反映煤层巷道岩体完整性的一个综合因素,它能反映顶板结构和构造对巷道围岩稳定性的影响。
二、巷道围岩稳定性评价
对于煤层巷道而言,采动影响主要有两个方面,即本区段的采动影响和相邻区段的残余采动影响。
①本区段的采动影响:指因本区段工作面回采引起的超前支承压力的影响。在工作面的正常推进过程中,由于采煤工作面的大面积回采,工作面前方煤体上形成了很大的超前支承压力作用,这个超前支承压力的影响是煤层巷道在整个服务期间内围岩变形和破坏的主要原因。
沿工作面推进方向的超前支承压力分布示意图
二、巷道围岩稳定性评价
(一)、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
超前支承压力的分布与工作面老顶运动状态密切相关,井下实测资料表明,直接顶厚度与采高的比值 N可以反映老顶的来压强度,即在同样的老顶条件下,N值越大,老顶来压强度越小;反之,老顶来压强度就越大。因此,可以利用N来反映本区段超前支承压力的影响。
二、巷道围岩稳定性评价
(一)、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标确定
②相邻区段的残余采动影响:相邻区段工作面回采时引起的侧向支承压力的影响。侧向残余支承压力的大小和分布状态与护巷煤柱宽度密切相关,煤柱尺寸对煤巷围岩稳定性的影响十分显著。
因此,可以采用护巷煤柱宽度X来反映煤层巷道的相邻区段的残余采动影响。
巷道围岩变形量与护巷煤柱宽度关系曲线
平行于工作面方向的侧向支承压力分布示意图
二、巷道围岩稳定性评价
(一)、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
岩巷围岩稳定性分类指标
二、巷道围岩稳定性评价
(一)、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标