巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律解析課件

1、巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律71巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律71第一節(jié) 巷道圍巖應(yīng)力及變形規(guī)律第二節(jié)受采動(dòng)影響巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律第三節(jié) 巷道圍巖控制原理2第一節(jié) 巷道圍巖應(yīng)力及變形規(guī)律2第一節(jié)巷道圍巖應(yīng)力及變形規(guī)律3第一節(jié)巷道圍巖應(yīng)力及變形規(guī)律34455667788原巖體內(nèi)掘進(jìn)巷道引起的圍巖應(yīng)力。（彈性狀態(tài)）一、受采動(dòng)影響巷道的圍巖應(yīng)力9原巖體內(nèi)掘進(jìn)巷道引起的圍巖應(yīng)力。（彈性狀態(tài)）一、受采動(dòng)影響巷圓形巷道圍巖塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布 A破裂區(qū)B塑性區(qū)C彈性區(qū)D原始應(yīng)力區(qū)10圓形巷道圍巖塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布 A破裂區(qū)10圍巖應(yīng)力P、圍巖強(qiáng)度（c、）、支護(hù)反力 Pi 是巷道圍巖控制的三個(gè)技術(shù)途徑。11圍巖應(yīng)力P、圍巖強(qiáng)度（c、

2、）、支護(hù)反力 Pi 是巷道圍巖影響巷道方向、布置位置、斷面形狀等。12影響巷道方向、布置位置、斷面形狀等。12選擇穩(wěn)定的巖層層位、斷面形狀等。13選擇穩(wěn)定的巖層層位、斷面形狀等。13巷道圍巖控制對策、控制技術(shù)體系、參數(shù)選擇。14巷道圍巖控制對策、控制技術(shù)體系、參數(shù)選擇。14回采工作面周圍支承壓力分布1工作面前方超前支承壓力 ；2、3工作面傾斜、仰斜方向殘余支承壓力；4工作面后方采空區(qū)支承壓力15回采工作面周圍支承壓力分布1工作面前方超前支承壓力 ；2、支承壓力的顯現(xiàn)特征通過支承壓力分布范圍、分布形式和應(yīng)力峰值表示。分布參數(shù)有：煤體邊緣的破裂區(qū)寬度、塑性區(qū)寬度（支承壓力峰值距離）、支承壓力的影響

3、距離。 工作面超前支承壓力峰值位置距煤壁一般為48m，影響范圍為4060m，少數(shù)可達(dá)6080m，應(yīng)力增高系數(shù)為2.53。工作面傾斜方向固定性支承壓力影響范圍一般為1530 m，少數(shù)可達(dá)3540 m，支承壓力峰值位置距煤壁一般為1520m，應(yīng)力增高系數(shù)為23。采空區(qū)支承壓力應(yīng)力增高系數(shù)通常小于1。 16支承壓力的顯現(xiàn)特征通過支承壓力分布范圍、分布形式和應(yīng)力峰值表相鄰的采空區(qū)所形成的支承壓力會(huì)在某些地點(diǎn)發(fā)生相互疊加，稱為疊合支承壓力。例如，在上下區(qū)段之間，應(yīng)力增高系數(shù)可達(dá)57，有時(shí)甚至更高。 17相鄰的采空區(qū)所形成的支承壓力會(huì)在某些地點(diǎn)發(fā)生相互疊加，稱為疊1818采動(dòng)引起的底板巖層應(yīng)力分布19采動(dòng)

4、引起的底板巖層應(yīng)力分布19采動(dòng)引起的底板巖層應(yīng)力分布20采動(dòng)引起的底板巖層應(yīng)力分布20采動(dòng)引起的底板巖層應(yīng)力分布21采動(dòng)引起的底板巖層應(yīng)力分布21采動(dòng)引起的底板巖層應(yīng)力分布22采動(dòng)引起的底板巖層應(yīng)力分布22二、相鄰巷道的應(yīng)力分布及巷道間距的確定巷道圍巖應(yīng)力影響帶。一般以超過原巖應(yīng)力值的5作為影響帶的邊界。如果相鄰巷道的應(yīng)力影響帶彼此不重疊，可以忽略巷道間的相互影響。如果相鄰巷道的應(yīng)力影響帶彼此重疊，但沒有到達(dá)相鄰巷道，可進(jìn)行巷道圍巖應(yīng)力值的疊加。 23二、相鄰巷道的應(yīng)力分布及巷道間距的確定巷道圍巖應(yīng)力影響帶。一巷間巖柱的穩(wěn)定性。巖柱的穩(wěn)定性主要取決于巖柱的載荷和巖柱強(qiáng)度。巖柱的強(qiáng)度主要由組成巖

5、柱的巖體強(qiáng)度、巖柱的寬度和高度及總的構(gòu)造特征決定。24巷間巖柱的穩(wěn)定性。巖柱的穩(wěn)定性主要取決于巖柱的載荷和巖柱強(qiáng)度相鄰巷道間合理距離。我國煤礦目前采深條件下，大巷間的距離以2040m為宜，圍巖較穩(wěn)定時(shí)取小值，不穩(wěn)定時(shí)取大值；在淺部和堅(jiān)硬圍巖以及在急傾斜煤層條件下，大巷間距可減小至10m；在深部和松軟圍巖條件下，大巷間距可增大至50m。 上下山及集中巷間距以1530m為宜，圍巖較穩(wěn)定時(shí)取小值，不穩(wěn)定時(shí)取大值；在淺部和堅(jiān)硬圍巖以及在急傾斜煤層條件下，上述距離可減小到10m，在深部和松軟圍巖以及厚煤層內(nèi)，間距應(yīng)擴(kuò)大到4050m。25相鄰巷道間合理距離。我國煤礦目前采深條件下，大巷間的距離以2前蘇聯(lián)規(guī)

6、定26前蘇聯(lián)規(guī)定26構(gòu)造應(yīng)力：的基本特點(diǎn)是以水平應(yīng)力為主，具有明顯的方向性和區(qū)域性。水平應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響：是巷道頂板冒落、底板臌起、兩幫內(nèi)擠的主要因素。頂板巖層在水平應(yīng)力作用下可能出現(xiàn)兩種破壞形式：一是薄層頁巖類巖層沿層面滑移；二是厚層的砂巖類巖層以小角度或沿小斷層產(chǎn)生剪切，頂板失穩(wěn)冒落。 三、構(gòu)造應(yīng)力對巷道穩(wěn)定性的影響27構(gòu)造應(yīng)力：的基本特點(diǎn)是以水平應(yīng)力為主，具有明顯的方向性和區(qū)域薄層頁巖頂板 厚層砂巖頂板28薄層頁巖頂板28水平應(yīng)力作用下巷道底鼓29水平應(yīng)力作用下巷道底鼓29水平應(yīng)力作用下巷道兩幫破裂 30水平應(yīng)力作用下巷道兩幫破裂 30合理的巷道布置方向：巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向之間

7、夾角不同，對巷道圍巖穩(wěn)定性的影響很大。31合理的巷道布置方向：巷道軸向與構(gòu)造應(yīng)力方向之間夾角不同，對巷1、巷道圍巖變形量的構(gòu)成：巷道頂板下沉量、底板臌起量、巷幫移近量、深部圍巖移近量以及巷道剩余斷面積等。四、受采動(dòng)影響巷道的圍巖變形321、巷道圍巖變形量的構(gòu)成：巷道頂板下沉量、底板臌起量、巷幫移2、巷道圍巖變形規(guī)律：332、巷道圍巖變形規(guī)律：33與回采空間在同一層面的巷道稱為本煤層巷道。與回采空間不在同一層面，其下方的巷道稱為底板巷道；位于回采空間所在層面上方的巷道稱為頂板巷道 。 厚煤層中、下分層以及相鄰煤層中的煤層巷道，有可能同時(shí)受到本分層和上分層以及相鄰煤層采面的采動(dòng)影響。第二節(jié)采動(dòng)影響

8、巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律一、巷道位置類型34與回采空間在同一層面的巷道稱為本煤層巷道。第二節(jié)采動(dòng)影響巷煤體-煤體巷道（）；煤體-煤柱巷道（采動(dòng)穩(wěn)定）（1） ；煤體-煤柱巷道（正采動(dòng)）（1）；煤體-無煤柱（沿空掘進(jìn)）（2） ；煤體-無煤柱（沿空保留）巷道（2） 。 二、區(qū)段巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律區(qū)段巷道的布置方式：35煤體-煤體巷道（）；二、區(qū)段巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律區(qū)段巷煤體-煤體巷道服務(wù)期間內(nèi)變形將經(jīng)歷巷道掘進(jìn)影響、掘進(jìn)影響穩(wěn)定和采動(dòng)影響三個(gè)階段。煤體-煤柱（采動(dòng)穩(wěn)定）或沿空掘進(jìn)巷道服務(wù)期間，圍巖的變形同樣經(jīng)歷巷道掘進(jìn)影響、掘進(jìn)影響穩(wěn)定和采動(dòng)影響三個(gè)階段。但受相鄰區(qū)段采空區(qū)殘余支承壓力的影響，圍

9、巖變形相對較大。煤體-煤柱（正采動(dòng)）或沿空保留巷道服務(wù)期間，圍巖的變形將經(jīng)歷全部的五個(gè)階段。圍巖變形量遠(yuǎn)大于無采動(dòng)及一側(cè)采動(dòng)穩(wěn)定后巷道。區(qū)段巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律36煤體-煤體巷道服務(wù)期間內(nèi)變形將經(jīng)歷巷道掘進(jìn)影響、掘進(jìn)影響穩(wěn)定厚煤層中下分層區(qū)段巷道布置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律a在已穩(wěn)定的采 空區(qū)下方 b在已穩(wěn)定的采空區(qū)下方靠近上分 層護(hù)巷煤柱c在護(hù)巷煤柱下 部(圖中巷道2) 37厚煤層中下分層區(qū)段巷道布置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律a在已穩(wěn)定的采37 巷道布置在已穩(wěn)定的采空區(qū)下部。 巷道布置在保護(hù)煤柱下部。 巷道布置在尚未開采的工作面下部。三、底板巷道的位置和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律底板巷道的位置38 巷道布置在已穩(wěn)定的采空區(qū)下部。三

10、、底板巷道的位置和礦壓顯底板巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律a 保護(hù)煤柱不夠?qū)挆l件下39底板巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律a 保護(hù)煤柱不夠?qū)挆l件下39底板巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律b 采面跨采條件下40底板巷道的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律b 采面跨采條件下4020世紀(jì)50年代至60年代初期，我國采用在厚煤層內(nèi)布置區(qū)段集中巷，上、下山甚至大巷，一般沿底板掘進(jìn)，兩側(cè)留保護(hù)煤柱。巷道要經(jīng)受多次采動(dòng)影響。圍巖變形強(qiáng)烈、破壞嚴(yán)重，還可能引起煤層自然發(fā)火。自60年代起，許多礦井以底板巖層巷道替代煤巷，為礦井安全和正常生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。但是巖巷工程量大、系統(tǒng)復(fù)雜，與現(xiàn)代化礦井綜合機(jī)械化采煤的發(fā)展不相適應(yīng)。目前，在厚煤層內(nèi)布置上、下山甚至大巷，這標(biāo)志厚

11、煤層巷道部署的重要改革，對礦井生產(chǎn)建設(shè)將會(huì)產(chǎn)生重大影響。厚煤層主要巷道的布置方式4120世紀(jì)50年代至60年代初期，我國采用在厚煤層內(nèi)布置區(qū)段集按巷道與回采空間的相對位置和回采順序，可將上、下山的布置方式歸納為圖列舉的四類 ：四、上、下山巷道的位置42按巷道與回采空間的相對位置和回采順序，可將上、下山的布置方式巷道位置參數(shù)既明確了巷道所在的層位及其圍巖性質(zhì)，也決定了巷道受到采動(dòng)影響的程度。五、巷道位置參數(shù)的選擇43巷道位置參數(shù)既明確了巷道所在的層位及其圍巖性質(zhì)，也決定了巷道4444巷道圍巖變形與Z值的關(guān)系曲線 1區(qū)段集中巷 ；2盤區(qū)上山 45巷道圍巖變形與Z值的關(guān)系曲線 45巷道圍巖變形速度與

12、上部煤柱邊緣之間的水平距離關(guān)系曲線1兩幫移近速度 2頂?shù)滓平俣?6巷道圍巖變形速度與上部煤柱邊緣之間的水平距離關(guān)系曲線46巷道圍巖變形速度與上部煤體邊緣之間r 水平距離關(guān)系曲線 1兩幫移近速度 2頂?shù)滓平俣?7巷道圍巖變形速度與上部煤體邊緣之間r 水平距離關(guān)系曲線47底板巖層中應(yīng)力分布區(qū)域原巖應(yīng)力區(qū)；應(yīng)力集中區(qū)；卸壓區(qū)；應(yīng)力恢復(fù)區(qū)；A拉伸破裂區(qū)；B、C剪切滑移區(qū)48底板巖層中應(yīng)力分布區(qū)域原巖應(yīng)力區(qū)；應(yīng)力集中區(qū)；卸計(jì)算底板巷道位置參數(shù)49計(jì)算底板巷道位置參數(shù)49巷道與跨采煤層間的最小距離 /m50巷道與跨采煤層間的最小距離 /m50巷道與上部煤層邊緣之間的水平距離 X/m51巷道與上部煤層邊

13、緣之間的水平距離 X/m51頂板巷道位置參數(shù)52頂板巷道位置參數(shù)52圍巖壓力：圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)物上的擠壓力或塌落巖石的重力，統(tǒng)稱為圍巖壓力。根據(jù)圍巖壓力的成因，可分為：松動(dòng)圍巖壓力、 變形圍巖壓力、 膨脹圍巖壓力、 沖擊和撞擊圍巖壓力。影響圍巖壓力的主要因素：分為開采技術(shù)因素和地質(zhì)因素兩大類。也即：回采工作狀況和巷道保護(hù)方法；原巖應(yīng)力狀態(tài)、圍巖力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、巖石的組成和膠結(jié)狀態(tài)、圍巖中水分的補(bǔ)給狀況等。第三節(jié)巷道圍巖控制原理一、巷道圍巖壓力及影響因素53圍巖壓力：圍巖變形受阻而作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)物上的擠壓力或塌落巖石巷道圍巖控制是指控制巷道圍巖的礦山壓力和周邊位移所采取措施的總和

14、?；驹硎牵喝藗兏鶕?jù)巷道圍巖應(yīng)力、圍巖強(qiáng)度以及它們之間相互關(guān)系，選擇合適的巷道布置和保護(hù)及支護(hù)方式。降低圍巖應(yīng)力，增加圍巖強(qiáng)度，改善圍巖受力條件和賦存環(huán)境，有效地控制圍巖的變形、破壞。 控制方法：巷道布置、巷道保護(hù)和巷道支護(hù)。二、巷道圍巖控制原理和方法54巷道圍巖控制是指控制巷道圍巖的礦山壓力和周邊位移所采取措施的將巷道布置在煤層開采后所形成的應(yīng)力降低區(qū)域內(nèi)。應(yīng)盡量避免支承壓力疊加作用，或盡量縮短支承壓力影響時(shí)間，例如跨越巷道開采，避免在遺留煤柱下方布置巷道等。在采礦系統(tǒng)允許的距離范圍內(nèi)，選擇穩(wěn)定的巖層或煤層布置巷道，盡量避免水與松軟膨脹巖層直接接觸。巷道通過地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)，巷道軸向應(yīng)盡量垂直斷層構(gòu)造帶或向、背斜構(gòu)造。相鄰巷道或硐室之間選擇合理的巖柱寬度。巷道的軸線方向盡可能與構(gòu)造應(yīng)力方向平行，避免與構(gòu)造應(yīng)力方向垂直。巷道布置55將巷道布置在煤層開采后所形成的應(yīng)力降低區(qū)域內(nèi)。巷道布置55通過在巷道圍巖中鉆孔卸壓、切槽卸壓、寬面掘巷卸壓以及在巷旁留專門的卸壓空間等方法，使巷道圍巖受到某種形式的不同程度的卸載。采用圍巖鉆孔注漿、錨桿支護(hù)、錨索支護(hù)、巷道周邊噴漿、支架壁后充填、圍巖疏干封閉等方法，增高圍巖強(qiáng)度，優(yōu)化圍巖受力條件和賦