采礦技術(shù)新發(fā)展ppt課件(編輯修改稿)
2025-01-31 23:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ～ 王莊煤礦 15～ 25 ～ 初錨力與頂板下沉量關(guān)系 0501001502002500 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100初錨力/ k N變形量/mm頂板下沉量錨桿支護(hù)強(qiáng)度與頂板下沉量的關(guān)系 （兗礦興隆莊礦） 發(fā)展高（超高）強(qiáng)度錨桿的理論依據(jù) 錨固體 ? ?1*的表達(dá)式： 式中： ?1 —— 錨固體極限強(qiáng)度， MPa， ?1*—— 錨固體殘余強(qiáng)度， MPa。 提高 ?t ，可使 C、 ?、 C*、 ?* 提高；它們的提高，使? ?1*顯著增強(qiáng)；發(fā)展高（超高）強(qiáng)度錨桿，才能提高 ?t 和保持圍巖的穩(wěn)定。 為了提高 ?t ，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制了新型錨桿材料，其?s≥1000 MPa； ?b≥1300 MPa； ?s≥15 % 。 錨桿長(zhǎng)度 ? 錨桿長(zhǎng)度決定加固錨固區(qū)范圍；圍巖條件困難、復(fù)雜，錨固區(qū)需要加大，則需加長(zhǎng)錨桿。 ? 錨固端部錨固區(qū)域盡可能在巷道破碎區(qū)范圍以外。 ? 錨固區(qū)外部附近有離層盡可加長(zhǎng)錨桿加以控制。 及時(shí)錨固 ? 控制迎頭懸頂面積和時(shí)間，隨掘隨錨，盡可能減小掘后離層。 44 巷道布置 從巷道圍巖穩(wěn)定角度來(lái)談布置 。 要保持圍巖穩(wěn)定 ， 布置巷道時(shí)應(yīng)考慮圍巖強(qiáng)度與巖體應(yīng)力 。 45 巷道布置 采動(dòng)引起的應(yīng)力重新分布 已采區(qū)及其兩側(cè)煤柱的應(yīng)力分布 Ⅰ －－冒落帶； Ⅱ －裂隙帶； Ⅲ －彎曲下沉帶； A－原始應(yīng)力區(qū)； B B2－應(yīng)力增高區(qū)、 C－應(yīng)力降低區(qū)； D－應(yīng)力穩(wěn)定區(qū) 46 留區(qū)段煤柱時(shí)回采空間垂直應(yīng)力等值線分布 47 煤體與采空區(qū)交界處底板垂直應(yīng)力等值線分布 γ－上覆巖層容重； H－埋藏深度： φ－底板巖石應(yīng)力升高區(qū)的擴(kuò)展影響角； Z－被跨巷道與上部回采煤層間的法線距； X被跨巷道與上部回采煤柱邊緣的水平距 48 巷道布置的原則 1） 空間上盡量避免支承壓力的強(qiáng)烈影響 、 疊加影響和多次影響；時(shí)間上盡量縮短支承壓力影響時(shí)間 。 2） 巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)或原巖應(yīng)力區(qū) 。 3） 采用無(wú)煤柱開(kāi)采 ， 必須留煤柱時(shí)在保證煤柱穩(wěn)定的條件盡可能小 。 4） 如果需要留煤桂保護(hù)巷道 ， 所留護(hù)巷煤柱尺寸應(yīng)使巷道不受支承壓力影響或影響較小 。 5） 避免在煤柱上 、 下方布置巷道 。 合理選擇底板巖巷與煤柱邊緣的水平距離 X、 與煤層垂直距離 Z。 6） 在圍巖受采動(dòng)影響穩(wěn)定后再掘巷道 。 7）巷道軸線方向盡量與最大水平主應(yīng)力方向平行，避免與之垂直。 49 注漿材料 （ 1）材料類(lèi)別 化學(xué)類(lèi)：丙烯酰胺類(lèi)、聚氨脂類(lèi) 水泥類(lèi)：?jiǎn)我核酀{；水泥、水玻璃雙液漿； ZKD高水速凝材料（雙液或單液） 注漿加固圍巖 50 )OH32C a S O3OAlC a O3( 2432 ??? 結(jié)晶水體積比占 %，再吸附大量水，水體積比達(dá)到 90 %（重量比 :1）。 速凝早強(qiáng) ， 水灰比高；結(jié)石率高 （ 100 %） ， 不淅水 ， 強(qiáng)度高 。 當(dāng)水灰比 :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 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 51 水泥漿液和高水材料的性質(zhì)與水灰比的關(guān)系 52 單軸條件下固結(jié)體試塊變形曲線 53 不同圍壓條件下固結(jié)體應(yīng)力應(yīng)變曲線 1． 2． 3． 4． 5－分別代表圍壓為 、 、 、 、 54 1）圍巖松軟破碎、隨掘隨冒時(shí)使用； 2）超前迎頭鉆孔注漿； 3）地應(yīng)力特別大時(shí)難以注入。 注漿時(shí)機(jī) （ 1）超前注漿 55 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 掘頭后方巷道圍巖裂隙分布 （ 2）圍巖滯后注漿 56 沿空留巷圍巖控制原理與技術(shù) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技術(shù) 沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)技術(shù) 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷實(shí)例 57 沿空留巷國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 沿空留巷極大緩解采掘接替緊張的狀況，提高資源采出率，實(shí)現(xiàn) Y型通風(fēng)、解決煤與瓦斯突出開(kāi)采難題，是煤礦開(kāi)采及回采巷道布置技術(shù)的一項(xiàng)重大改革。 過(guò)去我國(guó)巷內(nèi)使用被動(dòng)金屬支架，加以煤礦經(jīng)濟(jì)困難，沿空留巷發(fā)展緩慢。 第一工作面第二工作面采空區(qū)移近速度巷道移近量Ⅰ ⅡⅢⅣⅤ充填帶1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 進(jìn)風(fēng) 進(jìn)風(fēng) 回風(fēng) 回 風(fēng) 首采工作面 采空區(qū) 出煤 沿空留巷 Y型通風(fēng)系統(tǒng) 59 留巷鉆孔向上遠(yuǎn)程卸壓煤層抽采解吸瓦斯 卸壓煤層 彎曲下沉帶 裂隙帶 冒落帶 開(kāi)采煤層 20~150m 卸壓范圍 充填墻體 3鉆孔 Y型通風(fēng)回風(fēng)巷 60 進(jìn)風(fēng)巷 下卸壓層 B7 下卸壓層 B6 底板卸壓區(qū)域 開(kāi)采層 B8 Y型通風(fēng) 回風(fēng)巷 充填墻體 5鉆孔 留巷鉆孔向下遠(yuǎn)程卸壓煤層抽采解吸瓦斯 61 ? 沿空留巷 巷旁支護(hù)是關(guān)鍵。 ? 傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)如矸石帶、密集支柱、木垛等普遍存在增阻速度慢、支承能力小、壓縮變形量大、密閉性能差、勞動(dòng)強(qiáng)度大，力學(xué)性能與沿空留巷圍巖變形不相適應(yīng)等缺點(diǎn)，不利于沿空留巷維護(hù)和防止采空區(qū)漏風(fēng)、煤層自燃，沿空留巷效果不好，適用于薄及部分中厚煤層。 第一工作面第二工作面采空區(qū)移近速度巷道移近量Ⅰ ⅡⅢⅣⅤ充填帶62 ?高水速凝材料具有支護(hù)阻力大、增阻速度快、適量可縮，巷道維護(hù)效果好，機(jī)械化整體構(gòu)筑巷旁支護(hù)對(duì)采空區(qū)密閉性好、勞動(dòng)強(qiáng)度小、充填工藝及充填設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。 ? 膏體材料充填沿空留巷在我國(guó)處于試驗(yàn)時(shí)期，優(yōu)點(diǎn)是處理了矸石，缺點(diǎn)是充填工藝較復(fù)雜、設(shè)備投資較大。 第一工作面第二工作面采空區(qū)移近速度巷道移近量Ⅰ ⅡⅢⅣⅤ充填帶63 ? 錨桿支護(hù)廣泛應(yīng)用，為沿空留巷創(chuàng)造了較好的支護(hù)條件。 ? 錨桿支護(hù)與巷旁支護(hù)共同作用，實(shí)現(xiàn)切頂，同時(shí)，錨桿支護(hù)強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度、提高圍巖承載能力，錨固體形成自穩(wěn)巖層結(jié)構(gòu)，是較為理想的支護(hù)方式。 64 沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理 巷旁支護(hù)體作用機(jī)理 巷旁支護(hù)體應(yīng)具有足夠的支護(hù)強(qiáng)度及適量的可縮量。足夠的支護(hù)強(qiáng)度切落足夠高度的頂板巖層，使更上位巖層得到采空區(qū)冒落矸石的支撐；適量的可縮量滿足上覆巖層的旋轉(zhuǎn)下沉，防止在頂板巖層旋轉(zhuǎn)下沉?xí)r巷旁支護(hù)體被破壞。 65 巷旁支護(hù)體作用機(jī)理 (1) 巷旁支護(hù)體早期支護(hù)直接頂、防止離層，切斷采空區(qū)的直接頂。 （ 2）老頂破斷過(guò)程中應(yīng)達(dá)到切頂阻力，切斷采空區(qū)側(cè)老頂。 巷旁支護(hù)體巷道煤體αqsin αN BP q? yN AcdAT AM Bqco sαT BeM LT BN CT CCx 0q co sα00（ 3）巷道圍巖運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，維持巷道上方已切斷巖層的平衡。 66 沿空留巷力學(xué)模型 上區(qū)段回采后，基本頂沿傾斜方向破斷，在工作面端頭形成“ 三角塊大結(jié)構(gòu) ” ，該結(jié)構(gòu)構(gòu)成沿空留巷、沿空掘巷的上部邊界，對(duì)沿空巷道穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。 采空區(qū) 弧形三角塊巷旁支護(hù)體工作面推進(jìn)方向67 沿空留巷力學(xué)模型 巷旁支護(hù)體巷道煤體αqsinαN BP q? yN AcdAT AM Bqcos αT BeM LT BN CT CCx 0q cos α0068 020 0 0 0 0
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