礦山壓力與巖層控制 第7章ppt課件.ppt

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1、第7章巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)邵小平講師SaoXiaoping主講教師：Xi’anUniversityofScience&Technology礦山壓力與巖層控制MiningPressureandStrataControl第7章巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)第一節(jié)無(wú)煤柱護(hù)巷第二節(jié)巷道圍巖卸壓第三節(jié)巷道金屬支架第四節(jié)巷道錨桿支護(hù)第五節(jié)軟巖巷道圍巖變形規(guī)律及其支護(hù)技術(shù)第六節(jié)錨桿支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)圖7-1留煤柱護(hù)巷示意圖第一節(jié)無(wú)煤柱護(hù)巷一、護(hù)巷煤柱的穩(wěn)定性傳統(tǒng)的留煤柱護(hù)巷方法是在上區(qū)段運(yùn)輸平巷和下區(qū)段回風(fēng)平巷之間留設(shè)一定寬度

2、的煤柱，使下區(qū)段平巷避開(kāi)固定支承壓力峰值區(qū)。（一）煤柱的載荷1．煤柱載荷的估算圖7-2計(jì)算煤柱載荷示意圖2．煤柱寬度的理論計(jì)算護(hù)巷煤柱寬度的理論計(jì)算有按煤柱的允許應(yīng)力，煤柱能承受的極限載荷，以及按煤柱應(yīng)力分布等多種方法。各種方法的基本觀點(diǎn)都認(rèn)為：煤柱的寬度必須保證煤柱的極限載荷σ不超過(guò)它的極限強(qiáng)度R。煤柱的寬度B計(jì)算式：1．一側(cè)采空煤柱（體）的彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力的分布圖7-3煤柱（體）的彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力分布1—彈性應(yīng)力分布；2—彈塑性應(yīng)力分布；Ⅰ—破裂區(qū)；Ⅱ—塑性區(qū)；Ⅲ—彈性區(qū)應(yīng)力升高部分；Ⅳ—原始

3、應(yīng)力區(qū)（二）煤柱的應(yīng)力分布2．兩側(cè)采空煤柱的彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力的分布兩側(cè)均已采空的煤柱，其應(yīng)力分布狀態(tài)主要取決于回采引起的支承壓力影響距離L及煤柱寬度B，主要有三種類型：B＞2L②2L＞B＞LB＜L圖7-4煤柱寬度很大時(shí)彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力分布Ⅰ—破裂區(qū)；Ⅱ—塑性區(qū)；Ⅲ—中部為原巖應(yīng)力的彈性區(qū)圖7-5煤柱寬度較大時(shí)彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力分布圖7-6寬度較小時(shí)煤柱的塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力分布Ⅰ—破裂區(qū)；Ⅱ—塑性區(qū)；Ⅲ—彈性區(qū)圖7-7煤柱的彈塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布（三）護(hù)巷煤柱的穩(wěn)定性(1)護(hù)巷煤柱的寬度煤柱的

4、寬度是影響煤柱的穩(wěn)定性和巷道維護(hù)的主要因素二、老頂結(jié)構(gòu)與沿空巷道圍巖穩(wěn)定的關(guān)系在巷道整個(gè)服務(wù)時(shí)期，隨著采面不斷向前推進(jìn)，通過(guò)巷道頂板對(duì)沿空巷道圍巖穩(wěn)定的影響方式和程度差異懸殊。(2)沿空巷道頂板巖層處于采空區(qū)上覆巖層結(jié)構(gòu)固支邊與鉸結(jié)邊之間，其頂板巖層斷裂成弧形三角板。(3)沿空巷道跨度較小，工作面老頂巖層結(jié)構(gòu)對(duì)巷道圍巖穩(wěn)定性影響最顯著,老頂一般可視為亞關(guān)鍵層。圖7-8采空區(qū)上覆巖層結(jié)構(gòu)示意圖圖7-9回采工作面傾斜方向支承壓力分布a—頂?shù)装鍨樯皫rb—頂?shù)装鍨槟噘|(zhì)或較破碎的砂質(zhì)頁(yè)巖三、沿空掘巷的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律（一）

5、沿傾斜方向支承壓力分布規(guī)律（二）沿空掘巷的礦壓顯現(xiàn)1．沿空掘巷的圍巖應(yīng)力和圍巖變形圖7-10沿空掘巷引起煤幫應(yīng)力重新分布1—掘巷前的應(yīng)力分布2—掘巷后的應(yīng)力分布圖7-11窄煤柱護(hù)巷引起煤幫應(yīng)力重新分布1—掘巷前的應(yīng)力分布2—掘巷后的應(yīng)力分布2．窄煤柱巷道的圍巖應(yīng)力和圍巖變形窄煤柱巷道是指巷道與采空區(qū)之間保留5～8m寬的煤柱。巷道掘進(jìn)前，采空區(qū)附近沿傾斜方向煤體內(nèi)應(yīng)力分布。圖7-12完全沿空掘巷圖7-13留小煤墻沿空掘巷沿空掘巷的二種方式：完全沿空掘巷、留小煤柱掘巷方式。第二節(jié)巷道圍巖卸壓一、跨巷回采進(jìn)行巷道卸

6、壓1．跨巷回采卸壓的機(jī)理根據(jù)采面不斷移動(dòng)的特點(diǎn)以及巷道系統(tǒng)優(yōu)化布置的原則，可在巷道上方的煤層工作面進(jìn)行跨采，使巷道經(jīng)歷一段時(shí)間的高應(yīng)力作用后，長(zhǎng)期處于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)?？绮傻男Ч饕Q于巷道與上方跨采面的相對(duì)位置。2、跨巷回采的應(yīng)用及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律跨巷回采期間，巷道將順次受到跨采面的超前支承壓力和上覆巖層垮落的影響，劇烈影響范圍和程度與開(kāi)采深度、圍巖的力學(xué)性質(zhì)及巷道與開(kāi)采煤層的法向距離有關(guān)。只要與采空區(qū)煤壁邊緣的水平距離適當(dāng)，跨采后巷道可以長(zhǎng)期處于應(yīng)力降低區(qū)。圖7-14區(qū)段煤柱對(duì)跨采上山圍巖變形的影響1－不留區(qū)段

7、煤柱、先跨；2—留區(qū)段煤柱、先跨3—留區(qū)段煤柱、后跨；4—較寬的煤柱維護(hù)上山圖7-15切縫對(duì)圓形巷道周邊應(yīng)力分布的影響a—無(wú)切縫；b—兩幫切縫；c—頂?shù)浊锌p；d—兩幫及頂?shù)淄瑫r(shí)切縫二、巷道圍巖開(kāi)槽卸壓及松動(dòng)卸壓1．巷道周邊開(kāi)槽（孔）對(duì)圍巖應(yīng)力分布的影響2．巷道圍巖開(kāi)槽（孔）卸壓法的應(yīng)用圖7-16鉆孔卸壓現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果1—未卸壓2—卸壓鉆孔深8m3—卸壓鉆孔深9m3．巷道圍巖松動(dòng)爆破卸壓法的應(yīng)用圖7-17松動(dòng)爆破卸壓鉆孔布置三、利用卸壓巷硐進(jìn)行巷道卸壓利用卸壓巷硐卸壓方法的實(shí)質(zhì)是，在被保護(hù)的巷道附近（通常是在其上

8、部、一側(cè)或兩側(cè)），開(kāi)掘?qū)ｉT用于卸壓的巷道或硐室。轉(zhuǎn)移附近煤層開(kāi)采的采動(dòng)影響，促使采動(dòng)引起的應(yīng)力分布再次重新分布，最終使被保護(hù)巷道處于開(kāi)掘卸壓巷硐而形成的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)。圖7-18巷道一側(cè)卸壓巷硐的卸壓原理1—被保護(hù)巷道；2—卸壓巷道；3—讓壓煤柱；4—承載煤柱1．在巷道一側(cè)布置卸壓巷硐在護(hù)巷煤柱中與巷道間隔一段距離掘一條卸壓巷道，形成的窄煤柱稱為讓壓煤柱，寬煤柱稱為承載煤柱圖7-19膠帶輸送機(jī)硐室頂部