礦山壓力及其控制第八章巷道維護原理和支護技術(shù)-資料下載頁
2025-10-07 19:47本頁面
【正文】 于行幫到切槽的間距 a時，可將開槽后的底板視作從卸載槽下方受到橫向荷載p作用的巖石懸梁，承受彎曲應(yīng)力的作用（圖819(a)）。 由于這種受載條件下巖梁的抗彎強度很小 ， 即使 p值不大也可使底板向上翹曲 ， 甚至向上破斷 。 當(dāng)切槽深度 h大于行幫到切槽的間距 a時 ，相當(dāng)于短梁受載的情況 （ 圖 819（ b）） ,此時開槽后形成的巖塊不承受彎曲載荷 ， 而承受剪切載荷 。 由于巖層的抗剪強度遠大于承受彎曲時的抗拉強度 ， 開槽后底板巖層具有較大的穩(wěn)定性 。 在巷道掘進過程中 ， 要在巷道周邊圍巖中形成密度很大 、 間距規(guī)整的成排卸壓鉆孔是很困難的 。 目前實際應(yīng)用中 ， 主要利用鉆孔孔底藥壺爆破方法進行限制性爆破 ， 在圍巖中形成一個連續(xù)的松散 、 破碎帶 ， 將支承壓力峰值轉(zhuǎn)移到圍巖深部 。 同時 ， 已經(jīng)松散 、 破碎的圍巖體具有緩沖墊層作用 。 確定松動爆破技術(shù)參數(shù)應(yīng)以不破壞巷道與松散 、 破碎帶之間的圍巖完整性和支架穩(wěn)定性為原則 。 鉆孔松動爆破卸壓技術(shù)已在國內(nèi)外煤礦進行了大量實踐 ， 取得了較好的效果 。 圖820為我國盧嶺煤礦采用鉆孔松動爆破卸壓的鉆孔布置 。 國外一些研究認為，鉆孔松動 爆破雖可起到卸壓作用，但僅靠松動爆破并不能有效地減少圍巖的收斂變形。其理由主要是：松動爆破在巖體中形成大量裂隙，使作用在巷道周邊巖體上的支承壓力峰值轉(zhuǎn)移到圍巖深部。但轉(zhuǎn)移到深部巖體上的集中應(yīng)力仍可迫使深部巖體向巷道內(nèi)擠出，而已遭松動破壞的巷道周邊巖體對于這種擠出變形只有很小的甚至沒有任何阻抗作用。 松動爆破相當(dāng)于增加了巷道破碎圈的深度 ， 不僅不會使巷道收斂量減少 ， 反倒使其增加 。 只有當(dāng)巖性較硬 ， 松動爆破后使巖體產(chǎn)生楔形巖塊之間的鎖固力能在整體上形成較大的 “ 支護阻力 ” 時 ， 才會使巷道收斂量減少 。 因此 ， 單純依靠松動爆破卸壓 ， 一般效果并不理想 ， 如將松動爆破卸壓與松動爆圈的圍巖加固結(jié)合起來 ， 則可以取得很好的巷道維護效果 ， 加固的方法可采用水泥注漿 、 化學(xué)注漿 、錨噴支護 、 支架支護等 。 松動爆破卸壓 — 加固的方法已在我國煤礦中獲得廣泛應(yīng)用 ， 現(xiàn)場觀測表明 ， 卸壓 — 注漿方法可使巷道底板的移近量平均減少 90％ ， 松動爆破與打封混凝土反拱聯(lián)合控制巷道底鼓也取得了同樣的效果 。 俄羅斯煤炭工業(yè)部 《 巷道棚式可縮性金屬支架支護規(guī)程 》 規(guī)定的鉆孔 、 開槽 、 藥壺爆破 、先松動爆破卸載后注漿加固 、 補償帶卸載等卸壓措施的合理使用范圍列于表 82。 當(dāng)圍巖強度小于表中規(guī)定的數(shù)值時 ， 卸壓措施不能保證取得應(yīng)有效果；圍巖強度大于表中規(guī)定的數(shù)值時 ， 則技術(shù)經(jīng)濟不合理 。 利用卸壓巷硐進行巷道卸壓 利用卸壓巷硐卸壓方法的實質(zhì)是 ， 在被保護的巷道附近 （ 通常是在其上部 、 一側(cè)或兩側(cè) ） ，開掘?qū)ｉT用于卸壓的巷道或硐室 。 轉(zhuǎn)移附近煤層開采的采動影響 ， 促使采動引起的應(yīng)力分布再次重新分布 ， 最終使被保護巷道處于開掘卸壓巷硐而形成的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi) 。 當(dāng)巷道一側(cè)受到采動影響時 ， 靠近采空區(qū)一側(cè)的煤柱及巷道因受到集中應(yīng)力的影響而產(chǎn)生強烈變形和破壞 。 如在護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 ， 巷道周圍的應(yīng)力分布將發(fā)生如圖 821所表示的變化 。 高集中應(yīng)力作用于遠離巷道的承載煤柱 ， 僅有很少的一部分應(yīng)力作用在巷道周邊的讓壓煤柱上 ， 巷道實際上已處于應(yīng)力降低區(qū)內(nèi) 。 同時 ，承載煤柱在高應(yīng)力作用下產(chǎn)生的大量變形也被卸壓巷道的空間所吸收 ， 可使被保護巷道的變形量減少 70％ ～ 90％ 。 巷道頂部的卸壓巷硐布置在被保護巷道與上部開采煤層之間 ， 使被保護巷道避開上部煤層跨采時產(chǎn)生的劇烈影響 ， 處于卸壓巷硐形成的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi) 。 在巷道頂部布置卸壓巷硐時 ， 卸壓巷硐的寬度 L及其被保護巷道的垂距 h是影響卸壓效果的主要參數(shù) 。 一般情況下，卸壓巷硐與被保護巷道之間的垂距應(yīng)小于卸壓巷硐底板破壞深度與至少 2m的安全巖柱之和。依據(jù)卸壓巷硐與被保護巷道間的垂距和支承壓力傳遞影響角，卸壓巷硐的寬度應(yīng)確保被保護巷道在其形成的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)。兗州鮑店煤礦煤層距膠帶輸送機大巷 20～ 60m，在膠帶輸送機硐室頂部布置卸壓硐室（圖 822）。 在卸壓巷道 2內(nèi)向兩側(cè)松動爆破后形成 19m寬的卸壓帶 ， 將膠帶輸送機硐室籠罩在卸壓帶下方形成的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi) 。 現(xiàn)場觀測結(jié)果表明 ， 卸壓后膠帶輸送機硐室圍巖頂?shù)?、 兩幫相對移近量分別是相鄰未卸壓大巷的 1/2和 1/7。 淮南新集煤礦 10m厚煤層綜放工作面沿空掘進風(fēng)巷 ， 沿煤層頂板布置卸壓煤巷 ， 卸壓巷道位于回風(fēng)平巷上方煤體中 ， 卸壓巷道兩幫實施松動爆破 ， 形成 14m寬的卸壓帶 （ 圖 823） ， 卸壓后與未經(jīng)過卸壓的巷道圍巖變形速度和變形量對比見表 83。 寬面掘巷卸壓通常用于薄煤層的巷道 ， 巷道掘進時把巷道兩側(cè) 6～ 8m寬的煤采出 ， 將掘巷過程中挑頂 、 臥底的矸石充填到巷道兩側(cè)采出的空間 ， 在煤幫與矸石充填體 、 矸石充填體與巷道之間分別留有 1m和 1～ （ 圖824） 。 巷道掘進出后 ， 周邊產(chǎn)生的集中應(yīng)力轉(zhuǎn)移到離巷道較遠的煤幫 ， 巷道位于應(yīng)力降低區(qū)；煤幫與矸石充填體之間的空隙 ， 作為煤體變形的補償空間 ， 對維護巷道穩(wěn)定有很好效果 。 掘前預(yù)采的應(yīng)用 掘前預(yù)采是底板巷道尚未開掘之前，在預(yù)定掘巷位置上方的煤層中，先布置工作面進行回采。待開采引起的巖層移動穩(wěn)定以后，在采空區(qū)下部底板巖層中開掘巷道（圖 825），巷道不僅應(yīng)與煤層底板保持一定的垂距 z，而且與上部工作面煤體邊緣也應(yīng)保持一定的水平距離 x。 掘前預(yù)采與跨越回采相比 ， 改變了巷道的應(yīng)力基礎(chǔ)環(huán)境 ， 巷道從掘進開始在整個服務(wù)期間一直處于預(yù)采工作面所形成的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi) ， 完全避免了開采影響 。 因此 ， 掘前預(yù)采是效果最理想的卸壓方法 。 掘前預(yù)采卸壓技術(shù)在前蘇聯(lián)煤礦曾用于生產(chǎn)我國個別礦區(qū)也進行過工業(yè)性試驗 。 掘前預(yù)采的實踐表明此項卸壓技術(shù)可使巷道圍巖變形量減小 4/5～ 5/6。 前蘇聯(lián)煤礦曾在采空區(qū)內(nèi)掘進和維護巷道也取得了令人滿意的效果 。
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