采区巷道矿压显现及其控制.ppt

第七章采区巷道矿压显现及其控制,第一节采区巷道矿压显现规律一、受采动影响巷道的围岩应力1、巷道围岩应力,弹性变形应力分布,塑性变形应力分布,2、回采工作面周围支承压力分布工作面超前支承压力峰值一般在煤壁前48米，影响范围为4050米。少数可达6080米。应力集中系数为2.53。工作面倾斜方向固定支承压力范围一般为1530米。少数可达3540米，峰值一般距煤壁1520米，应力集中系数为23。在拐角区要形成应力叠加，应力集中系数可达57。,3、采动引起的底板应力分布,一侧采空,两侧采空,影响深度为1.52B,影响深度为3～4B,压力传递影响角一般为3040度,4、构造应力对巷道稳定性的影响1）构造应力特点以水平应力为主，具有明显的方向性、区域性。2）水平应力对巷道的影响影响,巷道顶板巷道底板软岩（煤层）底臌、蠕变巷道两帮引起拉应力，破裂、鼓出、塌落,薄层页岩岩层面滑移厚层砂岩剪切、失稳冒落,,,3）合理巷道方向巷道轴向与最大主应力夹角小于2530度,5、相邻巷道合理距离一般间距大巷2040米（围岩稳定取小值，不稳定取大值）；上下山1530米；集中巷1530米。,二、走向平巷矿压显现规律1、巷道围岩变形量顶底板移近量巷道中心线高度减少值；两帮移近量巷道腰线平距减少值。,总变形量,Ⅰ巷道掘进段弹塑性、量小、趋于稳定、时间短；Ⅱ无采掘影响段主要为流变，受岩性影响较大；Ⅲ采动影响段前30～50m，后40～60m（峰值5～20m），量大；Ⅳ采动影响稳定段位移、变形均较小，工作面后方100米以远；Ⅴ二次采动影响段影响剧烈程度及影响范围均较第一次为大。,,,2、走向平巷矿压显现特点,三、倾斜巷道矿压显现规律Ⅰ、原始压力带显现轻微，一般不受破坏。Ⅱ、支承压力影响带工作面距巷道40～50m开始变形、破坏严重，移近速度达10mm～30mm/d。峰值区严重。Ⅲ、煤体边缘卸载带煤体破坏，应力降低，向平衡过度，移近量仍较大。,Ⅰ卸载带；Ⅱ支承压力带；Ⅲ原岩应力带,第二节采区巷道矿压控制原理一、“支架围岩”相互作用原理支架围岩构成统一的力学体系，二者之间有相互作用，而二者合之又共同承载。1、支架围岩相互作用的基本状态给定载荷状态支架仅承受其自重作用，与母体岩层的移动变形无关。给定变形状态支架阻力与围岩移动性质、支架特性有关。,2、“支架围岩”相互作用原理,由曲线有支撑力↑→位移量↓支撑力↓→位移量↑支撑力不可能完全限制围岩的位移；支撑力小到一定程度，围岩变形急剧增大，甚至破坏；合理支撑力应在曲线拐点附近。,3、“支架围岩”相互作用原理的应用1）二次支护2）柔性支护允许产生一定变形。3）主动支护加大围压，提高围岩强度。,第三节巷道保护基本措施一、基本原则允许围岩变形、提高围岩强度、降低围岩应力。二、基本方法和途径1、控制方法巷道保护使围岩应力与岩体强度相适应（采用适当断面，预留断面，煤柱护巷，巷道在减压区）巷道支护架设支架防止围岩过度变形与移动巷道维修改换已恶化的支撑系统，恢复围岩移动稳定性。2、控制原理抗压让压躲压移压,,三、基本措施将巷道布置在岩性好的岩层内将巷道布置在应力降低区对巷道进行卸压保护常用方法为卸压无煤柱护巷,1、巷道卸压保护卸压原理采用人为方法，改变周边围岩应力分布，使峰值应力内移，巷道处于应力降低区。1）巷道跨采卸压跨采类型,纵跨采面推进方向与巷道轴向平行；横跨采面推进方向与巷道轴向垂直。,,矿压特点,纵跨巷道逐段受采动影响（岩石集中巷）；横跨巷道全长同时受采动影响（上山石门）,,跨采期间围岩移近量大，过后稳定。,2）开槽（松动）卸压,卸压措施,,巷道周边开槽（孔）卸压巷道围岩松动爆破卸压,,开槽后可改变周边应力分布状态，使应力内移。,无切缝两帮切缝顶底切缝两帮顶底切缝,3）卸压巷硐卸压卸压巷硐位置,巷道一侧被保护巷变形减少7090；巷顶被护巷移近量为原来1/71/12；宽面掘巷矸石带填充，隔离，效果好。,,一侧卸压顶板卸压宽巷卸压,4）掘前预采在岩巷尚未掘进时，先将其上部煤层采掉，然后在采空区下掘进岩石巷道，使之在应力降低区。为效果最理想的方法。巷道围岩变形量减小4/55/6。要求岩巷距煤层较近，距开采区域平距足够。,2、无煤柱护巷技术1）护巷煤柱的稳定性留设煤柱,优点可双巷掘进；技术简单；对通风、运输、排水、安全有利；缺点煤损大；风巷受二次采动影响，维护费高；不利底板巷道稳定；成为冲击地压、煤炭自燃隐患。,,2）煤柱的应力分布,一侧采空,煤柱很宽,煤柱较宽,,煤柱较窄,形成Ⅰ破裂区Ⅱ塑性区Ⅲ弹性区Ⅳ原始应力区,3）沿空掘巷的三种方式完全沿空掘巷；留小煤皮掘巷；保留部分老巷掘巷,第四节采区巷道支护,一、巷道支护原则支护特点临时性、可变形。支护要求确保安全，维护最小允许断面。基本支护类型（1）木支护梯形（对棚或密集等）（2）金属支架工字钢梯形支架平顶可缩金属支架拱形可缩性金属支架棚间距0.5～0.7m（3）锚杆支护,二、巷道金属支架支护1、U型钢可缩性支架（拱可缩）U型钢型号U18、U25、U29、U36（kg/m）1）基本结构类型,三节规格10.4；12；14,2）支架连接件（螺栓连接件，楔式连接件）,上限位连接件中间连接件下位连接件,螺栓连接件强度高、刚性大、可缩性好、工作阻力稳定、型钢滑移平稳。,2、矿用工字钢支架刚性特性，可缩量小，适用于围岩稳定条件。通过增加接榫木垫、棚腿插入底板（垫柱鞋）等措施可以增加适量可缩量。现场以梯形支架为主，拱型有如下类型,拱顶斜腿拱顶直腿锚喷加强拱顶,三、巷道锚杆支护1、锚杆种类与锚固力锚杆分类锚固力,,机械锚固式账壳式、倒楔式、楔缝式；粘结锚固式树脂、快硬水泥、水泥沙浆；摩擦锚固式缝管式、水胀式管状锚杆。,,,托锚力安装时，拖板与锚杆的预紧力；粘锚力粘结摩擦力与锚杆轴力；切向锚固力限制岩块沿弱面滑动的力。,,,2、锚杆支护原理1）悬吊原理2）组合梁原理3）压缩拱原理4）最大水平应力原理5）围岩强度强化理论,3、组合锚杆支护1）锚梁网联合支护锚杆钢带金属网,2）桁架锚杆支护,锚杆拉杆拉紧器垫块,