深井巷道圍巖控制培訓(xùn)課間

1、1深井巷道圍巖控制培訓(xùn)深井巷道圍巖控制培訓(xùn)中國礦業(yè)大學(xué)中國礦業(yè)大學(xué)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt1背景和意義2“深井”的概念3深井巷道的巖性與礦壓顯現(xiàn)4巷道圍巖控制的基本途徑5錨桿、錨索支護(hù)系統(tǒng)6圍巖注漿加固7巷道圍巖的應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)8深井巷道二次支護(hù)思路和原則9控制技術(shù)匯總主 要 內(nèi) 容31. 背景和意義背景和意義深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt2 低強(qiáng)度軟巖低強(qiáng)度軟巖2 膨脹性軟巖膨脹性軟巖2 高應(yīng)力軟巖高應(yīng)力軟巖2 節(jié)理化軟巖節(jié)理化軟巖2 復(fù)合型軟巖復(fù)合型軟巖軟巖的分類 可見，判斷是否是軟巖應(yīng)從應(yīng)力和巖性兩方

2、面可見，判斷是否是軟巖應(yīng)從應(yīng)力和巖性兩方面考慮。當(dāng)巖性軟弱時(shí)，應(yīng)力不大圍巖同樣會(huì)破壞?？紤]。當(dāng)巖性軟弱時(shí)，應(yīng)力不大圍巖同樣會(huì)破壞。1. 背景和意義背景和意義深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt我國國有大中型煤礦開采深度每年約以我國國有大中型煤礦開采深度每年約以9 m9 m的速度向深部增的速度向深部增加。一些老礦區(qū)和缺煤礦區(qū)相繼進(jìn)入深部開采階段。加。一些老礦區(qū)和缺煤礦區(qū)相繼進(jìn)入深部開采階段。由于開采深度的加大，巖體應(yīng)力急劇增加，地溫升高，當(dāng)由于開采深度的加大，巖體應(yīng)力急劇增加，地溫升高，當(dāng)巖體應(yīng)力達(dá)到甚至超過巖石抗壓強(qiáng)度時(shí)，有關(guān)巖體力學(xué)科巖體應(yīng)力達(dá)到甚至超過巖

3、石抗壓強(qiáng)度時(shí)，有關(guān)巖體力學(xué)科學(xué)與工程的若干問題由量變逐漸發(fā)生質(zhì)的變化，造成資源學(xué)與工程的若干問題由量變逐漸發(fā)生質(zhì)的變化，造成資源開采的極端困難，并引發(fā)礦井重大安全事故危險(xiǎn)性增加，開采的極端困難，并引發(fā)礦井重大安全事故危險(xiǎn)性增加，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。深井軟巖成為重點(diǎn)深井軟巖成為重點(diǎn)1. 背景和意義背景和意義深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt深部開采的主要嚴(yán)重問題深部開采的主要嚴(yán)重問題2 1 1）井巷維護(hù)困難、維護(hù)費(fèi)用高，影響生產(chǎn)；）井巷維護(hù)困難、維護(hù)費(fèi)用高，影響生產(chǎn)；2 2 2）采場頂板破碎，冒頂事故的危害增大；）采場頂板破碎，冒

4、頂事故的危害增大；2 3 3）鑿井困難增加，提升等井筒設(shè)備不能適應(yīng)深井的需要；）鑿井困難增加，提升等井筒設(shè)備不能適應(yīng)深井的需要；2 4 4）沖擊礦壓、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)加大；）沖擊礦壓、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)加大；2 5 5）地溫升高，惡化生產(chǎn)環(huán)境，影響生產(chǎn)；）地溫升高，惡化生產(chǎn)環(huán)境，影響生產(chǎn)；2 6 6）瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危險(xiǎn)加大；）瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危險(xiǎn)加大；2 7 7）礦井水壓力和涌出量增加，突水事故的危險(xiǎn)性加大。）礦井水壓力和涌出量增加，突水事故的危險(xiǎn)性加大。1. 背景和意義背景和意義深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt世界主要采礦國家對(duì)礦井深部

5、開采的這些技術(shù)難題從世界主要采礦國家對(duì)礦井深部開采的這些技術(shù)難題從理論上及實(shí)用技術(shù)上進(jìn)行了許多研究，取得了可喜成理論上及實(shí)用技術(shù)上進(jìn)行了許多研究，取得了可喜成果，但一些主要難題未能從根本上解決。果，但一些主要難題未能從根本上解決。英國、德國這些采礦技術(shù)水平較高的國家也未能解決英國、德國這些采礦技術(shù)水平較高的國家也未能解決深部開采的若干技術(shù)難題，采礦成本隨采深加大而不深部開采的若干技術(shù)難題，采礦成本隨采深加大而不斷增加，最終導(dǎo)致關(guān)閉大批礦井，生產(chǎn)中急需的煤炭斷增加，最終導(dǎo)致關(guān)閉大批礦井，生產(chǎn)中急需的煤炭不得不依靠進(jìn)口。不得不依靠進(jìn)口。國外的研究狀況國外的研究狀況1. 背景和意義背景和意義深深 井

6、井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt我國是世界產(chǎn)煤大國，也是用煤大國。我國煤炭儲(chǔ)量大部我國是世界產(chǎn)煤大國，也是用煤大國。我國煤炭儲(chǔ)量大部分埋藏在深部，埋深大于分埋藏在深部，埋深大于600 m 600 m 和和1000 m 1000 m 的儲(chǔ)量分別占的儲(chǔ)量分別占到到73.19 % 73.19 % 和和53.17 %53.17 %。我國人口眾多，用煤量大，不可能關(guān)閉深部礦井而依靠進(jìn)我國人口眾多，用煤量大，不可能關(guān)閉深部礦井而依靠進(jìn)口煤炭。因此，無論從戰(zhàn)略高度還是從當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，口煤炭。因此，無論從戰(zhàn)略高度還是從當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，都迫切需要積極開展深部開采中的基礎(chǔ)理論

7、研究，以求在都迫切需要積極開展深部開采中的基礎(chǔ)理論研究，以求在新理論的指導(dǎo)下，使實(shí)用技術(shù)有新的突破和發(fā)展，使礦井新理論的指導(dǎo)下，使實(shí)用技術(shù)有新的突破和發(fā)展，使礦井深部開采走上安全、高產(chǎn)高效的健康軌道。深部開采走上安全、高產(chǎn)高效的健康軌道。國內(nèi)的情況國內(nèi)的情況1. 背景和意義背景和意義92.“.“深井深井”的概念的概念深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt深井概念：由礦井深度和巖性兩個(gè)因素決定。深井概念：由礦井深度和巖性兩個(gè)因素決定。礦井由淺部過渡到深部的深部界限稱為礦井由淺部過渡到深部的深部界限稱為“極限深度極限深度”。圍巖單軸抗壓強(qiáng)度圍巖單軸抗壓強(qiáng)度 / M

8、Pa巷道極限深度巷道極限深度 / m 60 1000 極限深度以上支護(hù)簡單、易維護(hù)；以下則明顯困難。表1 巷道極限深度表2.“.“深井深井”的概念的概念113. 巖性與礦壓顯現(xiàn)巖性與礦壓顯現(xiàn)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt垂直應(yīng)力(Brown & Hoek, 1978)開采深度巖層因自重引起的垂直應(yīng)力隨深度增加呈線性增大。3.1 地應(yīng)力特征地應(yīng)力特征深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt水平應(yīng)力水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比(Brown & Hoek, 1978)開采深度埋深1000m，水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的

9、比值大約為埋深1000m，水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值逐漸趨于集中，約為3.1 地應(yīng)力特征地應(yīng)力特征深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt開采深度平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比3.1 地應(yīng)力特征地應(yīng)力特征深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt主應(yīng)力主應(yīng)力數(shù)值數(shù)值/MPa與東西方向夾與東西方向夾角角/ 與垂直方向夾與垂直方向夾角角/ 與南北方向夾與南北方向夾角角/ 138.1326.5114.2100.1 228.3563.928.579.3 31.6185.5104.114.8孫村礦地應(yīng)力測試結(jié)果孫村礦地應(yīng)力

10、測試結(jié)果3.1 地應(yīng)力特征地應(yīng)力特征深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt測試地點(diǎn)測試地點(diǎn)水平標(biāo)高水平標(biāo)高主應(yīng)力主應(yīng)力/MPaP1/P2/P3主應(yīng)力方向（夾角）主應(yīng)力方向（夾角）/ xyz3213面面46016.55108198513.653071112.5-1.926787.5231215W（石門）（石門）46316.074745101.511.7742.8132823.5187.77613.7協(xié)莊礦地應(yīng)力測試結(jié)果協(xié)莊礦地應(yīng)力測試結(jié)果3.1 地應(yīng)力特征地應(yīng)力特征深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt3.2 巖性特征巖性特征高

11、應(yīng)力下圍巖破碎嚴(yán)重蠕變嚴(yán)重巖石峰后狀態(tài)和性質(zhì)、長時(shí)強(qiáng)度發(fā)生變化深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt3.3 礦壓顯現(xiàn)特征礦壓顯現(xiàn)特征（1）塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍顯著增加；）塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍顯著增加；（2) 兩幫和頂、底角破碎區(qū)顯著增大，圍巖變形顯兩幫和頂、底角破碎區(qū)顯著增大，圍巖變形顯著增加；著增加； 原因：原因：水平應(yīng)力增加，兩幫煤軟，角部應(yīng)力集中。水平應(yīng)力增加，兩幫煤軟，角部應(yīng)力集中。（3）底鼓嚴(yán)重；）底鼓嚴(yán)重；（4) 控制兩幫變形和底鼓是關(guān)鍵控制兩幫變形和底鼓是關(guān)鍵。 深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt3.4 深井巷道

12、底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理圖3-1 相似材料模擬試驗(yàn)結(jié)果u1、u2、u3、u4、u5下沉曲線D1、D2、D3破斷曲線（1）圍巖不均勻的整體下沉和局部上升圍巖不均勻的整體下沉和局部上升： 大面積開采、動(dòng)壓和不同護(hù)巷方式引起高應(yīng)力區(qū)下沉、應(yīng)力降低區(qū)上升。深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（2） 巷道兩幫下沉引起底鼓巷道兩幫下沉引起底鼓：兩幫下沉、底角破壞，水平應(yīng)力擠壓，底板淺部鼓起，頂板下沉、離層 。（a） （b）圖3-2 兩幫下沉與底鼓關(guān)系（a）東龐礦（中硬巖）；（b）黃塘嶺礦（軟巖）3.4 深井巷道底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖

13、控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（3）權(quán)臺(tái)礦）權(quán)臺(tái)礦3108區(qū)段回風(fēng)平巷實(shí)測區(qū)段回風(fēng)平巷實(shí)測 距地表深度475 m，U29支護(hù) 兩幫移近量1426 mm，頂?shù)装逡平?556 mm （其中：頂沉445 mm，底鼓2111 mm） 淺部鼓起，深部下沉； 與采煤工作面距離不同而變化。3.4 深井巷道底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt圖3-4 巷道底板垂直位移No垂直位移為零；N零應(yīng)變點(diǎn) 圖3-3 巷道底板深基點(diǎn)位移3.4 深井巷道底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（4）

14、力學(xué)計(jì)算力學(xué)計(jì)算 Q(y) 作用下作用下M點(diǎn)的位移：根據(jù)彈點(diǎn)的位移：根據(jù)彈性力學(xué)理論，平面應(yīng)變條件下的半性力學(xué)理論，平面應(yīng)變條件下的半無限平面體，無限平面體， Q(y)dy 載荷作用下載荷作用下M點(diǎn)的垂直位移分量點(diǎn)的垂直位移分量dux圖3-5 力學(xué)計(jì)算簡圖(3-1)222222arctan)21 ()ln()1(d)()()1 (dyxxyIyxxyxyyQyxExux3.4 深井巷道底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt Q(y) 作用下，M點(diǎn)的垂直位移ux 等于式（1）在a,b區(qū)間上的積分。yySSySyyQyxExyyxxyxyy

15、QyxExuubababaxxd arctan)21 ()(ln)1)()()1 (d arctan)21 ()(ln)1)()()1 (d22222222(3-2)3.4 深井巷道底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 圖3-6 煤柱巷道底板等效載荷分布 圖3-7 簡化的載荷分布 煤柱巷道底板等效載荷分布煤柱巷道底板等效載荷分布3.4 深井巷道底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt底板中心線上的垂直位移底板中心線上的垂直位移圖3-8 各區(qū)段分布載荷在巷道底板 中心線上引起的垂直

16、位移圖3-9 巷道底板中心線上 總的垂直位移3.4 深井巷道底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt3.4 深井巷道底鼓機(jī)理深井巷道底鼓機(jī)理284. 圍巖控制的基本途徑圍巖控制的基本途徑深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt不穩(wěn)定（強(qiáng)烈底鼓）：中等穩(wěn)定（有底鼓）：穩(wěn)定的（不底鼓）：（1）前蘇聯(lián)阿爾達(dá)曉夫、巴仁根據(jù)巷道垂直應(yīng)力H 與底板單軸抗壓強(qiáng)度R的比值作為判斷巷道是否底鼓的準(zhǔn)則：4.1 影響巷道圍巖穩(wěn)定性的因素影響巷道圍巖穩(wěn)定性的因素3 . 0RH6 . 03 . 0RH6.0RH圍巖強(qiáng)度、巖體應(yīng)力、支

17、護(hù)技術(shù)圍巖強(qiáng)度、巖體應(yīng)力、支護(hù)技術(shù)這也是巷道圍巖控制的三個(gè)基本途徑。這也是巷道圍巖控制的三個(gè)基本途徑。深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（2 2）支護(hù)技術(shù)）支護(hù)技術(shù) 從軸對(duì)稱圓巷的彈塑性分析卡斯特納方程中可以看出：由于支護(hù)反力P 的作用，加大了塑性區(qū)應(yīng)力而減小了塑性區(qū)半徑。 4.1 影響巷道圍巖穩(wěn)定性的因素影響巷道圍巖穩(wěn)定性的因素深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt4.2 基本途徑基本途徑（1 1）提高圍巖強(qiáng)度）提高圍巖強(qiáng)度 巷道布置在穩(wěn)定巖層中；布置錨桿，強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度；圍巖注漿，巷道布置在穩(wěn)定巖層中；布置錨桿，強(qiáng)化圍巖

18、強(qiáng)度；圍巖注漿，提高巖體強(qiáng)度；封閉、疏干、防風(fēng)化，防止圍巖碎裂、強(qiáng)度降低。提高巖體強(qiáng)度；封閉、疏干、防風(fēng)化，防止圍巖碎裂、強(qiáng)度降低。（2 2）減小巖體應(yīng)力）減小巖體應(yīng)力2 合理布置巷道合理布置巷道 時(shí)間、空間上減少巷道承受支承壓力影響；巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)時(shí)間、空間上減少巷道承受支承壓力影響；巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)；合理設(shè)計(jì)煤柱尺寸；考慮最大水平應(yīng)力的影響。；合理設(shè)計(jì)煤柱尺寸；考慮最大水平應(yīng)力的影響。2 巷道巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移 跨采卸壓；開槽卸壓；松動(dòng)爆破卸壓；卸壓峒室卸壓?？绮尚秹?；開槽卸壓；松動(dòng)爆破卸壓；卸壓峒室卸壓。深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編

19、輯ppt（3 3）巷道支護(hù)）巷道支護(hù)2 巷道金屬支架巷道金屬支架 作用：給圍巖提供支護(hù)阻力；使用高強(qiáng)度可縮金屬支架，控制作用：給圍巖提供支護(hù)阻力；使用高強(qiáng)度可縮金屬支架，控制和適應(yīng)圍巖變形。和適應(yīng)圍巖變形。2 錨桿支護(hù)錨桿支護(hù) 作用：強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度；圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論、高強(qiáng)（超高）強(qiáng)度作用：強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度；圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論、高強(qiáng)（超高）強(qiáng)度錨桿、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、高應(yīng)力下的錨桿支護(hù)技術(shù)。錨桿、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、高應(yīng)力下的錨桿支護(hù)技術(shù)。 4.2 基本途徑基本途徑深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt4.3 加固幫、角控制底鼓加固幫、角控制底鼓 國內(nèi)外傳統(tǒng)控制底鼓的方法

20、一般都是圍繞底板進(jìn)行的。 作用是：增加底板變形阻力、提高底板圍巖強(qiáng)度、降低底板淺部應(yīng)力。 方法是：底板錨桿、增加底梁（底拱）、底板開槽卸壓、底板注漿等。 加固幫、角控制底鼓是一種新方法。 深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt （1） 試驗(yàn)一：錨桿加固（柳新煤礦）表4-1 支護(hù)方式 4.3 加固幫、角控制底鼓加固幫、角控制底鼓深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt試驗(yàn)編號(hào)巷道表面移近量mm、項(xiàng)試驗(yàn)與對(duì)比頂?shù)装鍍?幫移近量減少值mm移近量減少百分?jǐn)?shù)%頂?shù)装鍍?幫頂?shù)装鍍?幫37426458631461.054.327590685

21、48871.484.4960578 表4-2 試驗(yàn)效果對(duì)比 4.3 加固幫、角控制底鼓加固幫、角控制底鼓（1） 試驗(yàn)一：錨桿加固（柳新煤礦）深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（2）試驗(yàn)二：注漿加固（權(quán)臺(tái)礦注漿孔布置）注漿孔布置注漿孔布置注漿材料、工藝、費(fèi)用注漿材料、工藝、費(fèi)用材料：材料：ZKDZKD高水速凝材料，水灰比高水速凝材料，水灰比1.8 1.8 1 1注漿壓力：注漿壓力：0.1 0.15 MPa0.1 0.15 MPa4.3 加固幫、角控制底鼓加固幫、角控制底鼓深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt對(duì)比項(xiàng)目對(duì)比項(xiàng)目

22、巖石質(zhì)量指標(biāo)巖石質(zhì)量指標(biāo)RQDRQD（% %）鉆孔測定強(qiáng)度（鉆孔測定強(qiáng)度（MPaMPa）注漿前注漿前9.19.114.714.7注漿后注漿后96.796.722.522.5 表4-3 權(quán)臺(tái)礦（深度680 m）注漿效果（2）試驗(yàn)二：注漿加固（權(quán)臺(tái)礦注漿孔布置）4.3 加固幫、角控制底鼓加固幫、角控制底鼓385. 錨桿、錨索支護(hù)系統(tǒng)錨桿、錨索支護(hù)系統(tǒng)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 背景背景（1）傳統(tǒng)的懸吊、組合梁、組合拱理論及計(jì)算是針對(duì)彈性狀態(tài)的完整巖體；（2）研究錨桿支護(hù)對(duì)圍巖E、C、 的改善也限于巖體破碎前的彈性狀態(tài)；（3）煤巷圍巖松軟破碎，采動(dòng)應(yīng)力高

23、；圍巖塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍大，此時(shí)，巖體處于峰后強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度狀態(tài)；（4）處于峰后強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度的破碎巖體，錨桿支護(hù)能否起作用？作用機(jī)理是什么？5.1 圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt5.1.2 錨桿支護(hù)強(qiáng)度強(qiáng)化機(jī)理 錨固體C、C*、* 隨錨桿支護(hù)強(qiáng)度t的增加而提高表表5-1 不同錨桿支護(hù)強(qiáng)度下錨固體破壞前的不同錨桿支護(hù)強(qiáng)度下錨固體破壞前的C、 值值 錨桿支護(hù)強(qiáng)度錨桿支護(hù)強(qiáng)度 t / MPa00.060.080.110.140.170.22等效內(nèi)聚力等效內(nèi)聚力C / MPa0.34660.35680.36260.36770.

24、38280.37730.3869等效內(nèi)摩擦角等效內(nèi)摩擦角 / 31.5131.5333.5135.5737.1438.840.45.1 圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt錨桿支護(hù)強(qiáng)度錨桿支護(hù)強(qiáng)度t / MPa00.060.080.110.140.170.22等效內(nèi)聚力等效內(nèi)聚力C* / MPa0.01680.01820.01830.01840.01860.01940.021等效內(nèi)摩擦角等效內(nèi)摩擦角 */ 31.5131.5333.5135.5737.1438.840.45.1.2 錨桿支護(hù)強(qiáng)度強(qiáng)化機(jī)理 5.1 圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理

25、論圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt錨固體應(yīng)力應(yīng)變曲線圖注：曲線上數(shù)字為錨桿支護(hù)強(qiáng)度t （MPa） 5.1.3 錨固體強(qiáng)度的強(qiáng)化錨固體強(qiáng)度的強(qiáng)化錨固體強(qiáng)度隨錨桿支護(hù)強(qiáng)度t 的提高而得到強(qiáng)化，達(dá)到一定程度就可保持圍巖穩(wěn)定。5.1 圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 和國外（美、澳、英）錨桿支護(hù)技術(shù)相比屬低標(biāo)準(zhǔn)。和國外（美、澳、英）錨桿支護(hù)技術(shù)相比屬低標(biāo)準(zhǔn)。 5.2 現(xiàn)有的錨桿、錨索支護(hù)不適用現(xiàn)有的錨桿、錨索支護(hù)不適用于深井于深井比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目中國中國美、澳、英美、澳、英錨

26、桿材料強(qiáng)度（錨桿材料強(qiáng)度（MPa）235（Q235）340（20MnSi）450600錨桿直徑（錨桿直徑（mm）18222224錨桿間排距（錨桿間排距（m）0.70.91.01.2錨桿長度（錨桿長度（m）1.82.42.22.6錨桿初錨力（錨桿初錨力（kN）10204050錨索直徑（錨索直徑（mm）15.2423.4或鳥籠式或鳥籠式錨索軸向拉力（錨索軸向拉力（kN）200240550600錨索延伸率（）錨索延伸率（）3.517深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯pptv 現(xiàn)有的錨桿、錨索支護(hù)系統(tǒng)在淺部能適用，用現(xiàn)有的錨桿、錨索支護(hù)系統(tǒng)在淺部能適用，用到深部就不能有

27、效控制圍巖變形，甚至失效，到深部就不能有效控制圍巖變形，甚至失效，必須要求新的技術(shù)和突破。必須要求新的技術(shù)和突破。5.2 現(xiàn)有的錨桿、錨索支護(hù)不適用現(xiàn)有的錨桿、錨索支護(hù)不適用于深井于深井深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 足夠的錨桿支護(hù)強(qiáng)度和初錨力，適當(dāng)加大錨桿長度，及時(shí)錨固，特別應(yīng)加強(qiáng)幫、角的控制。支護(hù)強(qiáng)度：（1）改善材質(zhì)。發(fā)展合格的高強(qiáng)、超高強(qiáng)錨桿 中國礦業(yè)大學(xué)研制的TRIP硅錳系列鋼，其s1000 MPa； b1400 MPa； s1517 %。（2）加大錨桿直徑初錨力：在現(xiàn)有風(fēng)動(dòng)條件下，改善結(jié)構(gòu)，完善施工工藝，實(shí)現(xiàn)2050 kN錨桿長度：加長后控制

28、大塑性區(qū)和破碎區(qū)，可考慮發(fā)展可伸長的柔性錨桿及時(shí)錨固：除注意頂板外，還應(yīng)注意兩幫5.3 發(fā)展錨桿支護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)發(fā)展錨桿支護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 作用：防止錨固區(qū)外過大離層及巷道頂板兩角的剪切破壞。 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： （1）按巷道頂板兩角免遭剪切破壞計(jì)算承載能力； （2）錨索系統(tǒng)剛度與頂板變形相適應(yīng)。5.4 錨索支護(hù)系統(tǒng)錨索支護(hù)系統(tǒng)小孔徑錨索作用原理476. 圍巖注漿加固圍巖注漿加固深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt提高強(qiáng)度、充填裂隙、封閉水源、隔絕空氣提高強(qiáng)度、充填裂隙、封閉水源、隔絕空氣表表6-1

29、煤、巖試塊破壞前和注漿后抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果煤、巖試塊破壞前和注漿后抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果6.1 注漿加固注漿加固作用作用深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（1）材料類別）材料類別化學(xué)類：丙烯酰胺類、聚氨脂類水泥類：單液水泥漿；水泥、水玻璃雙液漿； ZKD高水速凝材料（雙液或單液）6.2 注漿材料注漿材料深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt)OH32CaSO3OAlCaO3(2432結(jié)晶水體積比占 81.6 %，再吸附大量水，水體積比達(dá)到 90 %（重量比 2.5:1）。 ZKD材料性能：材料性能： 速凝早強(qiáng)，水灰比高；結(jié)石率高（

30、100 %），不淅水，強(qiáng)度高，當(dāng)水灰比1.5:1時(shí)，ZKD強(qiáng)度；水泥漿淅水率65%，強(qiáng)度4MPa。固結(jié)體塑性好 高水條件下微膨脹；空氣中易風(fēng)化失水（注入巖體、水中、或密封，防風(fēng)化）（2）ZKD高水速凝材料高水速凝材料機(jī)理：硫鋁酸鹽水泥熟料、石灰、石膏、若干種添加劑水化生成鈣礬石6.2 注漿材料注漿材料深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt漿體流動(dòng)性參數(shù)與水用量關(guān)系曲線 1主料漿W 0；2配料漿W 0； 3主料漿W p； 4配料漿W p6.2 注漿材料注漿材料深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 水泥漿液和高水材料的性質(zhì)與水灰

31、比的關(guān)系 6.2 注漿材料注漿材料深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt單軸條件下固結(jié)體試塊變形曲線 6.2 注漿材料注漿材料深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt不同圍壓條件下固結(jié)體應(yīng)力應(yīng)變曲線12345分別代表圍壓為、時(shí)的曲線 6.2 注漿材料注漿材料深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（1）圍巖松軟破碎、隨掘隨冒時(shí)使用；）圍巖松軟破碎、隨掘隨冒時(shí)使用；（2）超前迎頭鉆孔注漿；）超前迎頭鉆孔注漿；（3）地應(yīng)力特別大時(shí)難以注入。）地應(yīng)力特別大時(shí)難以注入。6.3 圍巖超前注漿圍巖超前注漿深深

32、 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（1） 注漿滯后時(shí)間 圍巖裂隙發(fā)展變慢前后或進(jìn)入掘后穩(wěn)定期不久 巖石變形與滲透關(guān)系曲線 權(quán)臺(tái)煤礦3116上分層回風(fēng)平巷 掘進(jìn)頭后方巷道圍巖裂隙分布 6.4 圍巖滯后注漿圍巖滯后注漿深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（2）注漿孔深度 破碎區(qū)應(yīng)完全固結(jié)，并超過此區(qū)，盡可能深，一般2m左右。（3）注漿壓力 不超過巖石單軸抗壓強(qiáng)度的13。圍巖嚴(yán)重破碎時(shí)，較破碎時(shí)，裂隙較小時(shí)，最高不超過3MPa。6.4 圍巖滯后注漿圍巖滯后注漿深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt

33、（4）漿液滲透半徑與注漿孔布置 滲透半徑取決于注漿壓力、圍巖力學(xué)性質(zhì)、裂隙密度及張開度、漿液的流動(dòng)力學(xué)參數(shù)及初凝時(shí)間等。一般采用滲透公式初步計(jì)算后由現(xiàn)場試驗(yàn)確定。 注漿孔間排距，要求兩孔滲透半徑貫通，可取0.82滲透半徑。一般在2m左右。 注漿位置根據(jù)需要，可幫角、頂板或全斷面。 6.4 圍巖滯后注漿圍巖滯后注漿深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（5）注漿量 每孔注漿量 2RALQ 式中：A漿液消耗系數(shù)（）； L鉆孔長度方向加固區(qū)厚度，m；R （間、排距）/2，m；圍巖的裂隙率（0.5%10%）；漿液的充填系數(shù)（）。 （m3） 6.4 圍巖滯后注漿圍巖滯后

34、注漿深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（1）注漿孔布置 注漿孔布置（2）注漿材料、工藝、費(fèi)用v 材料：ZKD高水速凝材料，水灰比1.5 1v 注漿壓力：0.15 0.20 MPav 材料費(fèi)用：元/m6.5 工程實(shí)例（顯德汪礦）工程實(shí)例（顯德汪礦）深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt（3）注漿效果注與不注漿段對(duì)比注與不注漿段對(duì)比底鼓量（底鼓量（ mm ）兩幫移近量（兩幫移近量（mm）不注漿不注漿538651注注 漿漿144151表表6-2 顯德汪礦（深度顯德汪礦（深度450m）注漿效果）注漿效果6.5 工程實(shí)例（顯德汪礦）

35、工程實(shí)例（顯德汪礦）627. 深井巷道圍巖的應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)深井巷道圍巖的應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt7.1.1 頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理7.1.2 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理7.1 巷道圍巖應(yīng)力的轉(zhuǎn)移理論深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯pptu 對(duì)深井巷道而言，在頂板中或底板中開掘巷道并松動(dòng)爆破，形成卸壓帶，從而將圍巖應(yīng)力往深部轉(zhuǎn)移，降低了被保護(hù)巷道圍巖淺部的應(yīng)力，這是一種巷道保護(hù)的有效方法。u 為簡化計(jì)算，對(duì)于頂板或底板中開掘的大面積卸

36、壓帶，可以將其簡化為狹長橢圓形。u 關(guān)于橢圓孔的平面問題，通過復(fù)變函數(shù)計(jì)算，給出了卸壓孔周圍較大范圍圍巖應(yīng)力分布的理論計(jì)算公式，通過這些公式可以比較方便的進(jìn)行圍巖應(yīng)力分布的計(jì)算。7.1.1 頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破圍巖應(yīng)力頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理轉(zhuǎn)移原理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt頂板掘巷的力學(xué)分析簡圖7.1.1 頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破圍巖應(yīng)力頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理轉(zhuǎn)移原理底板掘巷的力學(xué)分析簡圖深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt算例：取算例：取q qx x，q qy y=1=1，橢圓長

37、軸，橢圓長軸a a15m15m，短軸，短軸b b，孔邊內(nèi)壓，計(jì)算結(jié)果如，孔邊內(nèi)壓，計(jì)算結(jié)果如下下( (分別為卸壓孔正上方的水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力等值線圖分別為卸壓孔正上方的水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力等值線圖 ) )xy7.1.1 頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破圍巖應(yīng)力頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理轉(zhuǎn)移原理u頂、底板掘巷及松動(dòng)爆破卸壓孔圍巖應(yīng)力計(jì)算 橢圓卸壓孔對(duì)側(cè)向壓橢圓卸壓孔對(duì)側(cè)向壓力的降低效果不太明顯；力的降低效果不太明顯；而對(duì)垂直壓力的降低效果而對(duì)垂直壓力的降低效果顯著，可根據(jù)實(shí)際需要改顯著，可根據(jù)實(shí)際需要改變卸壓孔的尺寸來控制對(duì)變卸壓孔的尺寸來控制對(duì)垂直應(yīng)力降低的效果。因垂直應(yīng)力降低的效果。因此對(duì)于

38、采動(dòng)影響下頂板移此對(duì)于采動(dòng)影響下頂板移近量大的峒室和巷道是十近量大的峒室和巷道是十分有效的圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移的分有效的圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移的技術(shù)途徑。技術(shù)途徑。深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 力學(xué)模型的建立u 煤礦上行開采時(shí)，下部煤層可設(shè)定為帶狀無限長板，通過復(fù)變函數(shù)方法對(duì)彈性帶狀無限長板應(yīng)力問題進(jìn)行求解，建立以下力學(xué)模型。7.1.2 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯pptu 算例：取垮落帶寬度為200m，兩側(cè)未采煤層距垮落帶中心x軸距離為100m，頂板承受的上部載荷（原巖應(yīng)力），底部煤柱

39、支承載荷p1=21MPa，計(jì)算寬度100m，上部載荷作用的范圍為400m，頂板厚度a=50m，則得到垂直應(yīng)力分布圖如下u 可見，采空區(qū)上方垂直應(yīng)力有大幅度減少，距離采空區(qū)越近減少幅度越大，隨著遠(yuǎn)離采空區(qū)逐步增大，逐漸恢復(fù)到原巖應(yīng)力。煤柱附近垂直應(yīng)力的值較大，且均為壓應(yīng)力；隨著距離的增加，應(yīng)力逐漸減小，逐漸恢復(fù)到原巖應(yīng)力。7.1.2 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)煤層上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵

40、技術(shù)相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)7.2 應(yīng)力轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵技術(shù)707.2.1 巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯pptu巷道頂部掘巷實(shí)現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的效果巷道頂部掘巷實(shí)現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的效果7.2.1 巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯pptl為解決問題，初步提出以下五種方案，利用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行研究：方案一：無頂部卸壓巷時(shí)方案二：硐室頂部開掘82 m2卸壓巷方案三：硐室頂部開掘122 m2卸壓巷方案四：硐室頂部開掘1

41、62 m2卸壓巷方案五：硐室頂部開掘202 m2卸壓巷7.2.1 巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)鮑店煤礦工程實(shí)例鮑店煤礦工程實(shí)例深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt方案方案12345底鼓量（底鼓量（mm）20117013510267比值比值10.850.680.510.337.2.1 巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)鮑店煤礦工程實(shí)例鮑店煤礦工程實(shí)例深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt7.2.1 巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)鮑店煤礦工程

42、實(shí)例鮑店煤礦工程實(shí)例深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt1頂?shù)?兩幫2112位移速度鮑店煤礦工程實(shí)例鮑店煤礦工程實(shí)例7.2.1 巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)767.2.2 巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt硐室受采動(dòng)影響期間，如不采用底板掘巷應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)，主要硐室周邊的垂直應(yīng)力最大為40 MPa左右。采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主要硐室周邊的垂直應(yīng)力降低為7.5 MPa左右。效果十分明顯。7.2.2 巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道底板

43、掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt受采動(dòng)影響期間，不采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)時(shí)，底板最大水平應(yīng)力為48 MPa。采用轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主硐室底板的水平應(yīng)力減小為15 MPa左右。7.2.2 巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt硐室受采動(dòng)影響期時(shí)間，如不采用底板掘巷應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)，主硐室頂板下沉量可達(dá)193.4 mm，底鼓量達(dá)158.8 mm。采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主硐室基本無底鼓。效果顯著。7.2.2 巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵

44、技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt7.2.2 巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)蔣莊煤礦工程實(shí)例蔣莊煤礦工程實(shí)例深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt05101520-160-140-120-100-80-60-40-200204060測點(diǎn)距工作面距離 /m位移 /mm兩幫底板（1）采動(dòng)影響下，圍巖變形不明顯。（2）硐室兩幫相對(duì)移近量在20 mm之內(nèi)。（3）底鼓量在10 mm左右。7.2.2 巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)蔣莊煤礦工程實(shí)例蔣莊煤礦工程實(shí)例827.2

45、.3 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的基本原理為：下部煤層先行開采后，在采空區(qū)上方形成冒落帶、裂隙帶、緩沉帶，上部煤層處于裂隙帶或緩沉帶內(nèi)。此時(shí)，上部煤層的應(yīng)力發(fā)生了轉(zhuǎn)移，下部煤層采空區(qū)上方的應(yīng)力基本轉(zhuǎn)移到周圍煤體上，因而此區(qū)域的應(yīng)力顯著降低。將上部煤層的巷道和工作面布置在下部煤層開采邊界影響范圍以內(nèi)，即布置在煤巖層已發(fā)生充分移動(dòng)變形的區(qū)域內(nèi)，巷道和工作面處于應(yīng)力已經(jīng)轉(zhuǎn)移的低應(yīng)力區(qū)，可以顯著降低支護(hù)難度，有效提高礦井的生產(chǎn)安全水平。7.2.3 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)

46、移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt物理模擬研究模型7.2.3 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)孫村煤礦工程實(shí)例深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt四煤開采后二煤的賦存狀態(tài)7.2.3 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)孫村煤礦工程實(shí)例深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt四煤上行開采條件下二煤采動(dòng)時(shí)孫村煤礦工程實(shí)例7.2.3 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)二煤處于中裂隙帶上方、弱裂隙帶底部，只產(chǎn)生離層裂隙及輕微的周期性斜

47、交裂隙，二煤及其頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)保持完整，不發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)。由于上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移作用，二煤復(fù)合頂板在控頂區(qū)上方能夠較好地維持頂板穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合頂板煤層的上行開采。開采四煤能降低二煤的應(yīng)力強(qiáng)度水平，減緩沖擊地壓的危險(xiǎn)，并能減弱二煤的來壓強(qiáng)度和地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力的影響。深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt現(xiàn)場應(yīng)用情況（1）在下行開采時(shí)，二煤工作面由于頂板壓力大，煤壁片幫與機(jī)道冒漏頂現(xiàn)象十分嚴(yán)重，需要水力膨脹錨桿超前護(hù)頂、坑木穿頂，頂板管理極其困難，推進(jìn)速度很慢。四煤采用上行開采后，二煤回采工作面復(fù)合頂板穩(wěn)定，工作面無冒漏頂事故發(fā)生，平均原煤單產(chǎn)與推進(jìn)速度提高到倍，平均推

48、進(jìn)速度由48m/月提高到90m/月左右，原煤平均單產(chǎn)由萬噸/月提高到萬噸/月左右，顯著提高了工作面單產(chǎn)、降低了材料消耗。（2）二煤具有強(qiáng)烈沖擊傾向，上行開采完全消除了沖擊危險(xiǎn)。（3）解決了原來二煤工作面推進(jìn)慢，制約四煤開采的被動(dòng)局面，緩解了采掘接續(xù)，大幅度提高了礦區(qū)煤炭產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益，礦井利稅取得歷史最好水平。7.2.3 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)孫村煤礦工程實(shí)例887.2.4 底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt在巷道底板中布置鉆孔，并進(jìn)行藥壺爆破，在巷道底板中產(chǎn)生圍巖弱

49、化區(qū)，將集中應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖較深部。7.2.4 底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt爆破的內(nèi)部作用原理當(dāng)發(fā)生內(nèi)部爆破作用時(shí)，在圍巖中形成爆破空腔、壓碎圈、裂隙圈及震動(dòng)圈。裂隙圈的大小是影響應(yīng)力轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素7.2.4 底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt平頂山六礦工程實(shí)踐平頂山六礦工程實(shí)踐問題的提出六礦二水平戊二采區(qū)開發(fā)中，設(shè)計(jì)的上山絞車房水平標(biāo)高-260m，埋深550m。絞車房坐落在戊11煤層下部5m處，

50、絞車房圍巖由頂部到底板分別為：厚的戊11煤層、厚的泥巖、厚的細(xì)砂巖、的砂質(zhì)泥巖。該絞車房在掘進(jìn)完成后不久即因底鼓嚴(yán)重而破壞，影響了采區(qū)的生產(chǎn)。分析表明，絞車房的破壞主要是因?yàn)檩^高的圍巖應(yīng)力所致。7.2.4 底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt技術(shù)路線、利用松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理，將絞車房周圍較高的應(yīng)力轉(zhuǎn)移到深部。、在爆破破碎區(qū)中進(jìn)行注漿，對(duì)底板進(jìn)行加固。7.2.4 底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)平頂山六礦工程實(shí)踐平頂山六礦工程實(shí)踐深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控

51、 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt圍巖底鼓量觀測結(jié)果與原絞車房不進(jìn)行任何處理時(shí)的底鼓量相比，底鼓量明顯降低，約為不進(jìn)行處理時(shí)底鼓量的1/3。7.2.4 底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)底板松動(dòng)爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)平頂山六礦工程實(shí)踐平頂山六礦工程實(shí)踐947.2.5 巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt基本原理基本原理2114321巷道掘進(jìn)頭 2應(yīng)力轉(zhuǎn)移鉆孔1掘進(jìn)巷道 2超前鉆孔3鉆孔前垂直應(yīng)力分布曲線4鉆孔后垂直應(yīng)力分布曲線7.2.5 巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移

52、關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt平頂山十一礦工程實(shí)踐平頂山十一礦工程實(shí)踐7.2.5 巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)分別打4、6、8、12、14、16m鉆孔時(shí)，圍巖高應(yīng)力（30 MPa、 40MPa）位置的變化情況。應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果相當(dāng)明顯。不同鉆孔長度時(shí)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt鉆孔長度對(duì)頂?shù)装逡平鼫p小量的影響關(guān)系7.2.5 巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)平頂山十一礦工程實(shí)踐平頂山十一礦工程實(shí)踐深深 井井 巷巷

53、道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt鉆孔直徑對(duì)頂?shù)装逡平鼫p小量的影響關(guān)系7.2.5 巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)平頂山十一礦工程實(shí)踐平頂山十一礦工程實(shí)踐深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較（圍巖變形量）采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移前采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移后7.2.5 巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)平頂山十一礦工程實(shí)踐平頂山十一礦工程實(shí)踐深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較（圍巖變形速度）采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移前采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移后7.2.

54、5 巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)巷道迎頭超前鉆孔的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)平頂山十一礦工程實(shí)踐平頂山十一礦工程實(shí)踐1017.2.6 相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt一：開槽孔一：開槽孔巷道周邊開槽孔后的應(yīng)力分布圍巖應(yīng)力較低區(qū)；應(yīng)力升高區(qū)；原巖應(yīng)力區(qū) 開槽后應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移。槽孔可在底板、兩側(cè)或全斷面。7.2.6 相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt二：松動(dòng)爆破二：松動(dòng)爆破7.2.6 相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)深深 井井

55、 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 趙各莊礦垂深趙各莊礦垂深900 m 900 m 的的7 7層煤回采巷道。層煤回采巷道。 煤層傾角煤層傾角3030，采用非對(duì)稱型可縮性支架、錨桿、上，采用非對(duì)稱型可縮性支架、錨桿、上幫底角單孔爆破卸壓聯(lián)合控制技術(shù)。幫底角單孔爆破卸壓聯(lián)合控制技術(shù)。 100100天時(shí)間巷道平均底鼓量天時(shí)間巷道平均底鼓量287 mm287 mm，較無錨桿、無卸，較無錨桿、無卸壓段減少了壓段減少了61.6%61.6%。7.2.6 相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)二：松動(dòng)爆破工程實(shí)踐二：松動(dòng)爆破工程實(shí)踐深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制

56、培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt三：巷道一側(cè)或兩側(cè)布置巷峒三：巷道一側(cè)或兩側(cè)布置巷峒 巷道一側(cè)布置巷硐后效果示意圖巷道一側(cè)布置巷硐后效果示意圖7.2.6 相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)1068. 深井巷道二次支護(hù)思路和原則深井巷道二次支護(hù)思路和原則深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt8. 深井巷道二次支護(hù)思路和原則深井巷道二次支護(hù)思路和原則8.1 8.1 合理一次支護(hù)合理一次支護(hù) 有限讓壓合理控制圍巖技術(shù)有限讓壓合理控制圍巖技術(shù) 有控主動(dòng)卸壓技術(shù)有控主動(dòng)卸壓技術(shù)8.2 8.2 二次支護(hù)時(shí)機(jī)二次支護(hù)時(shí)機(jī)8.3 8.3 二次支護(hù)原則及計(jì)算二次支護(hù)原則及

57、計(jì)算8.4 8.4 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例1088.1 合理一次支護(hù)合理一次支護(hù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt 合理一次支護(hù)合理一次支護(hù) 合理一次支護(hù)的兩種方法：合理一次支護(hù)的兩種方法：（1 1）有限讓壓合理控制圍巖技術(shù)）有限讓壓合理控制圍巖技術(shù) 錨噴網(wǎng)、可縮性金屬支架錨噴網(wǎng)、可縮性金屬支架（2 2）有控主動(dòng)卸壓技術(shù)）有控主動(dòng)卸壓技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯ppt8.1.1 有限讓壓合理控制圍巖技術(shù)有限讓壓合理控制圍巖技術(shù)v一次支護(hù)的巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)一次支護(hù)的巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài) 彈性區(qū)為積分常數(shù)待定的彈性應(yīng)力解。彈性區(qū)

58、為積分常數(shù)待定的彈性應(yīng)力解。 塑性區(qū)：分應(yīng)變軟化區(qū)和破碎區(qū)；破碎區(qū)又分為錨固區(qū)內(nèi)、塑性區(qū)：分應(yīng)變軟化區(qū)和破碎區(qū)；破碎區(qū)又分為錨固區(qū)內(nèi)、錨固區(qū)外破碎區(qū)。（考慮到深井、軟巖巷道圍巖破碎區(qū)范圍較錨固區(qū)外破碎區(qū)。（考慮到深井、軟巖巷道圍巖破碎區(qū)范圍較大，以下計(jì)算都認(rèn)為錨固端位于破碎區(qū)內(nèi)）基本方程均為平衡大，以下計(jì)算都認(rèn)為錨固端位于破碎區(qū)內(nèi)）基本方程均為平衡方程和庫侖準(zhǔn)則。方程和庫侖準(zhǔn)則。 應(yīng)變軟化區(qū)、破碎區(qū)采用以下非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則：應(yīng)變軟化區(qū)、破碎區(qū)采用以下非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則： 0ppr應(yīng)變軟化區(qū)的強(qiáng)度準(zhǔn)則為：應(yīng)變軟化區(qū)的強(qiáng)度準(zhǔn)則為： sin1cos)(2sin1sin1prC巖體的剪脹擴(kuò)容系數(shù) ppr 、

59、分別為切向、徑向上的塑性主應(yīng)變分量cM軟化模量，即軟化應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率；R初始屈服時(shí)的最大主應(yīng)變， 深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯pptv應(yīng)變軟化區(qū)（塑性區(qū)）半徑應(yīng)變軟化區(qū)（塑性區(qū)）半徑 1000000012sin1 100122122coscotcot2cot1sin(1)114cos1 sincotcos2cot11sin(1)112cPmcccccccccM BRRM BccM BM BccM BM BPcM BccM B 111 sin2sinsin2sin1 sin111101cotcotcotmRcccR8.1.1 有限讓壓合理控制圍巖技術(shù)有限

60、讓壓合理控制圍巖技術(shù)深深 井井 巷巷 道道 圍圍 巖巖 控控 制培訓(xùn)課件制培訓(xùn)課件編輯pptv合理的一次支護(hù)強(qiáng)度合理的一次支護(hù)強(qiáng)度 隨錨桿間排距減小，錨桿支護(hù)強(qiáng)度的增加，巷道圍巖塑性區(qū)范圍隨錨桿間排距減小，錨桿支護(hù)強(qiáng)度的增加，巷道圍巖塑性區(qū)范圍迅速減小；一定階段后，塑性區(qū)減小趨緩，如下圖。迅速減小；一定階段后，塑性區(qū)減小趨緩，如下圖。變化拐點(diǎn)的錨桿變化拐點(diǎn)的錨桿支護(hù)強(qiáng)度為，這就是經(jīng)濟(jì)合理的錨桿一次支護(hù)強(qiáng)度。支護(hù)強(qiáng)度為，這就是經(jīng)濟(jì)合理的錨桿一次支護(hù)強(qiáng)度。8.1.1 有限讓壓合理控制圍巖技術(shù)有限讓壓合理控制圍巖技術(shù)一次錨桿支護(hù)時(shí)塑性區(qū)半徑與支護(hù)強(qiáng)度關(guān)系一次錨桿支護(hù)時(shí)塑性區(qū)半徑與支護(hù)強(qiáng)度關(guān)系 深深