【正文】 培訓(xùn)課件 ?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)范圍迅速減小；一定階段后 ， 塑性區(qū)減小趨緩 ， 如下圖 。 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) 。 100天時(shí)間巷道平均底鼓量 287 mm，較無錨桿、無卸壓段減少了 %。 煤層傾角 30186。槽孔可在底板、兩側(cè)或全斷面。應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果相當(dāng)明顯。 底板松動爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù) 平頂山六礦工程實(shí)踐 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 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。 底板松動爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù) 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 技術(shù)路線 ①、利用松動爆破的應(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。 ? 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) 。 ? 裂隙圈的大小是影響應(yīng)力轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素 底板松動爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù) 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 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。 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 底板松動爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù) 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 ? 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)生圍巖弱化區(qū)，將集中應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖較深部。 ? （ 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)。 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 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。 ? 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。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。 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 上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù) 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 ? 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)。 （ 2）硐室兩幫相對移近量在 20 mm之內(nèi)。效果顯著。 巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù) 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 垂直位移的控制效果 ? 硐室受采動影響期時(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) mm，底鼓量達(dá) mm。 巷道底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù) 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 水平應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果 ? 受采動影響期間，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 MPa左右。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。 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 ? 力學(xué)模型的建立 ? 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。 頂、底板掘巷及松動爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 頂板掘巷的力學(xué)分析簡圖 頂、底板掘巷及松動爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理 底板掘巷的力學(xué)分析簡圖 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 算例：取 qx=， qy=1，橢圓長軸 a＝ 15m，短軸 b＝ ，孔邊內(nèi)壓 q=，計(jì)算結(jié)果如下 (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 ) x?y? 頂、底板掘巷及松動爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理 ? 頂、底板掘巷及松動爆破卸壓孔圍巖應(yīng)力計(jì)算 橢圓卸壓孔對側(cè)向壓力的降低效果不太明顯；而對垂直壓力的降低效果顯著，可根據(jù)實(shí)際需要改變卸壓孔的尺寸來控制對垂直應(yīng)力降低的效果。 ? 為簡化計(jì)算，對于頂板或底板中開掘的大面積卸壓帶，可以將其簡化為狹長橢圓形。 圍巖滯后注漿 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 （ 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（ %～ 10%）； ?－漿液的充填系數(shù)（ ～ ）。一般在 2m左右。一般采用滲透公式初步計(jì)算后由現(xiàn)場試驗(yàn)確定。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。 圍巖超前注漿 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 （ 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 圍巖滯后注漿 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 （ 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。 ZKD材料性能： 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。 ? 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)。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 ?s＝ 1000 MPa； ?b＝ 1400 MPa； ?s＝ 15～ 17 %。 現(xiàn)有的錨桿、錨索支護(hù)不適用于深井 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 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。 圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 和國外（美、澳、英）錨桿支護(hù)技術(shù)相比屬低標(biāo)準(zhǔn)。 圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 表 7 不同錨桿支護(hù)強(qiáng)度下錨固體破壞后的 C*、 ?* 值 錨桿支護(hù)強(qiáng)度σt / MPa 0 等效內(nèi)聚力 C* / MPa 等效內(nèi)摩擦角 ? */ 176。 ? 加固幫、角控制底鼓是一種新方法。 ? 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。 ? 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)度錨桿、動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、高應(yīng)力下的錨桿支護(hù)技術(shù)。 ? 巷道 圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移 跨采卸壓；開槽卸壓；松動爆破卸壓；卸壓峒室卸壓。 影響巷道圍巖穩(wěn)定性的因素 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 基本途徑 （ 1）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，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。 yySSySyyQyxExyyxxyxyyQyxExuubababaxxd]a r c t a n)21()(ln)1)[(()()1(d]a r c t a n)21()(ln)1)[(()()1(d22222222???????????????????????????(32) 深井巷道底鼓機(jī)理 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 圖 36 煤柱巷道底板等效載荷分布 圖 37 簡化的載荷分布 煤柱巷道底板等效載荷分布 深井巷道底鼓機(jī)理 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 底板中心線上的垂直位移 圖 38 各區(qū)段分布載荷在巷道底板 中心線上引起的垂直位移 圖 39 巷道底板中心線上 總的垂直位移 深井巷道底鼓機(jī)理 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 27 深井巷道底鼓機(jī)理 4. 圍巖控制的基本途徑 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 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： 影響巷道圍巖穩(wěn)定性的因素 ?RH? ?? RH??RH?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。 （ a） （ b） 圖 32 兩幫下沉與底鼓關(guān)系 （ a） —— 東龐礦（中硬巖）；（ b） —— 黃塘嶺礦（軟巖 ） 深井巷道底鼓機(jī)理 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 （ 3）權(quán)臺礦 3108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?2556 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。 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 深井巷道底鼓機(jī)理 圖 31 相似材料模擬試驗(yàn)結(jié)果 u u u u u5—— 下沉曲線 D D D3—— 破斷曲線 （ 1） 圍巖不均勻的整體下沉和局部上升 ： 大面積開采、動壓和不同護(hù)巷方式引起高應(yīng)力區(qū)下沉、應(yīng)力降低區(qū)上升。 Hoek, 1978) 開采深度 ?埋深 ≤ 1000m， 水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值大約為 ?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 地應(yīng)力特征 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 開采深度 平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比 ?我國地應(yīng)力測量結(jié)果 地應(yīng)力特征 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 主應(yīng)力 數(shù)值 /MPa 與東西方向夾 角 / ? 與垂直方向夾 角 / ? 與南北方向夾 角 / ? ?1 ?2 ?3 孫村礦地應(yīng)力測試結(jié)果 地應(yīng)力特征 深 井 巷 道 圍 巖 控 制培訓(xùn)課件 測試地點(diǎn)