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复杂困难巷道围岩控制原理教材

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动压巷道围岩控制理论

动压巷道围岩控制理论
线
注浆时机 〔1〕超前注浆
1〕围岩松软破碎、随掘随冒时使用； 2〕超前迎头钻孔注浆； 3〕地应力特别大时难以注入。
〔2〕围岩滞后注浆
1〕 注浆滞后时间 围岩裂隙开展变慢前后或进入掘后稳定期不久
岩石变形与渗透关系曲线
权台煤矿3116上分层回风平巷 掘头前方巷道围岩裂隙分布
2〕注浆孔深度 破碎区应完全固结，并超过此区，尽可能深，
稳定的条件尽可能小。 4〕如果需要留煤桂保护巷道，所留护巷煤柱尺寸
应使巷道不受支承压力影响或影响较小。 5〕防止在煤柱上、下方布置巷道。合理选择底板
岩巷与煤柱边缘的水平距离X、与煤层垂直距离Z。 6〕在围岩受采动影响稳定后再掘巷道。 7〕巷道轴线方向尽量与最大水平主应力方向平行，
防止与之垂直。
6.4 注浆加固围岩
围岩注浆，提高岩体强度；封闭、疏干、防风化，防 止围岩碎裂、强度降低
〔2〕减小岩体应力 合理布置巷道：时间、空间上减少巷道承受支承
压力影响，巷道布置在应力降低区；合理设计煤柱尺 寸；考虑最大水平应力的影响
巷道卸压：跨采进展巷道卸压；开槽卸压；震动 爆破卸压；布置卸压峒室卸压
6.2 根本途径
〔3〕巷道支护 巷道金属支架
对比项目
权台矿注浆前、后比照
岩石质量指标RQD（%） 钻孔测定强度（MPa）
注浆前
9.1
14.7
注浆后
96.7
22.5
显德汪矿注浆效果
注与不注浆段对比 不注浆 注浆
底鼓量（ mm ） 538 144
两帮移近量（mm） 651 151
5.3 加固巷道其它部位控制底鼓
〔1〕 锚杆加固顶角 FLAC 计算 顶板下沉量减少42% 底鼓量减少14%

13软岩巷道支护理论与控制技术PPT课件

13软岩巷道支护理论与控制技术PPT课件
7
2、于双忠提出的方案 中国矿业大学教授于双忠在《煤矿工程地质研究》一书中提出
了软岩巷道的围岩分类法。他认为巷道围岩稳定性分类必须考 虑岩体和原岩应力两大因素。通过分析和研究，得出影响煤矿 软岩巷道围岩稳定性的4个基本要素： 岩石的单轴抗压强度、岩石的水理性质(微观结构面)、岩体的 宏观结构面(RQD)和原岩最大主应力。 建议在极稳定的岩层中可只用喷层；稳定岩层中用普通锚杆； 中等稳定岩层中需加密锚杆；不稳定岩层中加密锚杆和采用钢 筋网；极不稳定岩层中需采用锚喷和U型钢联合支护。经有关 矿区验证，得到比较满意的结果。
9
第三节 软岩巷道的围岩变形规律和压力特征 软岩巷道围岩变形的特征为掘巷、应力扰动和环境变化都会引 起显著的附加变形量。本节着重阐述： 软岩中因掘巷应力集中而引起的围岩显著变形； 支护损坏和失效等支护阻力丧失而引起的围岩急剧变形； 软岩巷道附近掘巷和翻修等应力扰动而引起的围岩附加变形等。
软岩巷道因应力扰动、支护失效和水的浸蚀引起的围岩变形量 通常都高达数千毫米，其围岩的流变往往持续数年之久，导致巷 道维护十分困难。针对软岩巷道矿压显现的特点，提出了控制围 岩变形的支护措施。
3
长期以来，软岩巷道维护一直是煤矿生产建设中的难题。 随着煤炭工业的发展，开采深度的增加，维护问题更加突出。 我国的吉林舒兰和辽源梅河，辽宁沈阳，内蒙平庄，山东龙口， 青海大通，陕西王石凹、安徽淮南和淮北，浙江长广，以及广 东茂名等几十个矿区都存在着软岩巷道的维护问题。在软岩内 布置巷道，围岩压力大，稳定性差，使巷道掘进和支护十分困 难，而且巷道屡遭破坏，需经常翻修，严重影响矿井的安全和 生产建设。软岩的属性是决定围岩稳定性和巷道支护的基本因 素。因此，弄清软岩的基本属性是选择软岩巷道支护的前提。
1

巷道围岩稳定性及控制技术PPT课件

巷道围岩稳定性及控制技术PPT课件

01
围岩稳定性是指在巷道周围岩体 在一定条件下保持其完整性和稳 定性的能力。
02
围岩稳定性分析是评估巷道周围 岩体在各种因素影响下可能发生 的变形、破裂和失稳等行为，从 而为巷道支护和安全提供依据。
影响围岩稳定性的因素
01
02
03
04
地应力
地壳中的应力场对围岩稳定性 产生影响，包括原岩应力和构
造应力等。
性，降低工程成本。
技术先进
积极采用先进的支护技 术、材料和工艺，提高
支护效果。
环保节能
支护材料应尽量选择环保 、可回收利用的，减少对
环境的破坏和污染。
常用支护方式
木支护
以木材为材料，常用坑木、方 木或原木作为支柱和横梁。
金属支架
采用钢材制作，包括钢拱架、 梯形支架等。
混凝土支护
利用混凝土浇筑或喷射，形成 坚固的支护体。
锚杆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ护
通过在岩体中打入锚杆，利用 锚杆的锚固力来稳定围岩。
支护效果评估
定期监测
对巷道围岩支护进行定期监测，记录围岩变 形、位移等数据。
安全评估
根据监测结果，对巷道的安全状况进行评估， 及时发现潜在隐患。
数据分析
对监测数据进行整理、分析，评估支护效果 及围岩稳定性。
优化设计
根据监测和分析结果，对支护设计进行优化 改进，提高支护效果。
巷道围岩稳定性及控制技术ppt课 件
目 录
• 引言 • 巷道围岩稳定性分析 • 巷道围岩控制技术 • 工程实例分析 • 结论与展望 • 参考文献
01 引言
主题简介
巷道围岩稳定性
主要研究巷道周围岩石的稳定程 度，包括岩石的物理性质、应力 分布、位移变形等因素。

井巷工程难维护巷道围岩变形控制技术98页PPT

井巷工程难维护巷道围岩变形控制技术98页PPT

46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
井巷工程难维护巷道围岩变形控制技 术
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充 Nhomakorabea光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。

深井巷道围岩控制课件

深井巷道围岩控制课件

及时进行支护
在围岩开挖后，及时进行支护，防止 围岩发生过大变形和破坏。
强化防水排水措施
采取有效的防水排水措施，防止地下 水对围岩稳定性的影响。
加强监测和预报
通过现场监测和预报，及时掌握围岩 的变形和破坏情况，为采取有效的控 制措施提供依据。
04
锚杆（索）支护设计
锚杆（索）支护的基本原理
锚杆（索）支护是一种主动支护 方式，通过锚入围岩的锚杆（索 ）对围岩进行加固，提高围岩的
围岩控制是矿山、隧道等地下工程中 非常重要的技术手段之一，可以有效 降低事故发生的风险，提高工程的经 济效益和社会效益。
围岩控制的重要性
围岩控制对于保障矿山、隧道等地下工程的安全至关重要。 在地下工程中，围岩的稳定性和安全性直接关系到整个工程 的安全生产和人身安全。
不稳定的围岩容易引发各种事故，如冒顶、片帮、涌水等， 严重威胁工程的安全生产和人身安全。因此，采取有效的围 岩控制措施是非常必要的。
在中国平煤神马集团平禹一矿的深井巷道支护工程中 ，采用了U型钢支架、锚网索支护及让压注浆等综合 支护技术，成功地解决了深井巷道围岩控制难题。
研究展望
针对深井巷道围岩控制存在的 问题，应进一步加强研究，开 发出更加高效、可靠的支护技
术和装备。
应加强对深井巷道围岩力学特 性的研究，为支护设计和施工
提供更加科学的依据。
确定巷道围岩力学属性
确定巷道断面形状和尺寸
根据围岩的力学属性，合理选择支护方式 和材料，确保支护效果和稳定性。
根据围岩的变形特性和稳定性，合理设计 巷道断面形状和尺寸，提高巷道的整体稳 定性。
确定合理的支护参数
加强施工质量控制
根据围岩的力学属性和变形特性，合理选 择锚杆、钢拱架、喷射混凝土等支护材料 和参数，确保支护效果和稳定性。

极不稳定煤层巷道围岩变形控制技术及其应用

极不稳定煤层巷道围岩变形控制技术及其应用

地质条件复杂 、煤 层赋 存极 不稳定 的代 表。煤矿 巷道破 坏
严 重 ，时 常 发 生 严 重 的 冒顶 、 片 帮 和 底 鼓 现 象 ，影 响 巷 道
钙质泥岩 ，夹菱 铁矿 薄层 ，水 平层理 发育 ，但 相对 较为稳 定 。底板上部 ０ ４ ． ｍ左 右为含根 泥岩 ，其下为粉砂岩或 泥质 粉砂岩 、粉砂质 泥岩 ，含 动物 化石 ，局部含植 物化石碎 片， 裂 隙、层理发 育多 ，遇水容 易膨胀 。导致 来压 大、变形 量
关 键词 ：不稳 定煤层 ；围岩 变形 ；Ｕ Ｅ Ｄ Ｃ数值 模 拟 ；高强度 支护
中图分 类号 ：Ｔ ３ ２ Ｄ ２
文献标 识码 ：Ｂ
文章 编 号 ：１７ ０ ５ （ ０ ２ Ｏ ＿０ ７（ ６ １— ９ ９ ２ １ ）９Ｉ ３ ＿３ ） ）
象 ，原 有的支护方案 已经不 能满 足要 求 ，需对支 护方案 进
２１ ０ ２年 第 ９期
煤
炭
工
程
极不 稳 定煤 层 巷道 围 岩 变形 控 制 技 术及 其 应 用
罗荣彬 ，徐佑林 ，张 辉 ，刘 峰 ，田登相
（ ．贵州新 宜矿 业 （ 团 ）有 限公 司 郭家地煤矿 ，贵州 兴义 １ 集 ２ ．煤炭科学研究 总院 开采设 计研究分院 ，北京 ５２０ ； ６４ ０ １ １） ￣０ ３
摘
要 ：针 对郭 家地 煤矿 极 不稳定 煤层巷 道破 坏 严重 的 问题 ，分析 了巷道 围岩 受 力和 变形特
征 ，提 出原 支护 失效 的原 因， 即巷 道煤 层厚 度 变化较 大 、矿 山压力 显现规 律 不 易确 定 、支护 系统
没 有起 到主 动承 载和 控制 围岩 变形 的作 用 、工程 条件 复杂 和底板 遇 水容 易膨胀 。采 用 Ｕ Ｅ Ｄ Ｃ数 值

7.3巷道围岩控制原理

7.3巷道围岩控制原理

巷道围岩稳定性分类方法

巷道围岩的稳定性受多种因素的影响。在采矿学科 领域内，很多事物问的界限往往很不清晰，巷道围 岩稳定性的类别是一个模糊概念。因此，模糊聚类 分析方法较适用于巷道围岩稳定性分类。
聚类分析的步骤：
选取分类指标
确定聚类中心，建立判别模式
评判巷道稳定性的类别，预测巷道围岩的移近量，，为支护 提供依据。
相邻巷道或硐室之问选择合理的岩柱宽度。
巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。


巷道保护及支护的措施：
通过在巷道围岩中钻孔卸压、切槽卸压、宽面掘巷 卸压以及在巷旁留专门的卸压空间等方法，使巷道 围岩受到某种形式的不同程度的卸载，将本该作用 于巷道周围的集中载荷，转移到离巷道较远的新的 支承区，达到降低围岩应力的目的。 采用围岩钻孔注浆、锚杆支护、锚索支护、巷道周 边喷浆、支架壁后充填、围岩疏干封闭等方法，增 高围岩强度，优化围岩受力条件和赋存环境。 架设支架对围岩施加径向力，既支撑松动塌落岩石， 又能加大巷道的围压，保持围岩三向受力状态，提 高围岩强度，限制塑性变形区和破裂区的发展。根 据巷道不同时期的矿压显现规律，巷道支护可分为 巷内基本支架支护、巷内加强支架支护、巷旁支护、 联合支护四种形式。

将7个指标输入相应的程序就可得到巷道围岩的类别。
选择巷道支护形式

根据预测的围岩稳定性类别，推荐的煤层巷道锚杆基 本支护形式与主要参数如下：
作业

1、3、6、7
回采巷道围岩稳定性分类

以缓倾斜、倾斜中厚煤层回采巷道受一次采动影响条件下围 岩稳定性分类为基础，选择以下七个指标作为分类指标。 巷道顶板岩石单轴抗压强度
围岩强度

《深井巷道围岩控制》PPT课件

《深井巷道围岩控制》PPT课件

深井巷道围岩控制
国1.外背的景研和究意状义况
世界主要采矿国家对矿井深部开采的这些技术难题从 理论上及实用技术上进行了许多研究，取得了可喜成 果，但一些主要难题未能从根本上解决。
英国、德国这些采矿技术水平较高的国家也未能解决 深部开采的若干技术难题，采矿成本随采深加大而不 断增加，最终导致关闭大批矿井，生产中急需的煤炭 不得不依靠进口。
> 1000
极限深度以上支护简单、易维护；以下则明显困难。
3. 岩性与矿压显现
3深.1井地巷应道 力围 岩特控征制
垂直应力
岩层因自重引
开 采
起的垂直应力
深
随深度增加呈
度
线性增大。
(Brown & Hoek, 1978)
3深.1井地巷应道 力围 岩特控征制
水平应力
水平应力与垂直应力之比
埋深≤1000m，水平
－460
16.55 13.65 -1.92
1215W （石门）
－463
16.07 11.77 3.51
主应力方向（夹角）/
x
y
z
108
19
85
30
71
112.5
67
87.5
23
47
45
101.5
42.8
132
82
87.7
76
13.7
深井巷道围岩控制
3.2 岩性特征
高应力下围岩破碎严重 蠕变严重 岩石峰后状态和性质、长时强度
d u x E ( x x ( 1 2 y ) 2 ) Q ( y ) d y [ 1 () lx n 2 y 2 ( ) ( 1 2 ) x ar x y ] c Ix 2 t x y a 2 y n

井巷工程 难维护巷道围岩变形控制技术PPT共98页

井巷工程 难维护巷道围岩变形控制技术PPT共98页
井巷工程 难维护巷道围岩变形控制技术
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不学很多。——洛克
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强度
应力
（2） 如何减小岩体应力 ① 选择巷道布置位置 ② 从时间、空间上减少巷道承受支承压力影响； ③ 巷道布置在应力降低区； ④ 合理设计煤柱尺寸； ⑤ 减小最大水平应力的影响； ⑥ 巷道卸压：跨采卸压；开槽卸压；松动爆破卸压；卸压峒室
卸压
煤柱的应力分布：
一侧采空 煤柱很宽 煤柱较宽
形成：
• 支护结构载荷来自于松动圈自重载荷， 松动圈岩石破碎变形释放的能量，深部 围岩变形释放的能量，松动圈越大，支 护越困难。
5、主次承载区支护理论
• 主承载区围岩承受一定的张拉和压缩， 其主要支撑作用；次承载区巷道围岩经 过加固后形成的承载区域，起辅助支撑 作用。大断面巷道围岩加固技术。
6、关键部位加强支护理论
Ⅰ——破裂区 Ⅱ——塑性区 Ⅲ——弹性区 Ⅳ——原始应力区
煤柱较窄
29
巷道一侧或两侧布置巷峒
巷道一侧布置巷硐后效果示意图
卸压巷硐卸压：
卸压巷硐位置
巷道一侧——被保护巷变形减少70—90%； 巷顶————被护巷移近量为原来1/7—1/12； 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
三向应力在锚杆支护中的作用
❖ 研究表明，围岩注浆 加固可提高其强度和 变形模量、根本改善 围岩的变形规律。
❖ 前苏联的研究资料表 明，注浆后砂岩强度 增加50%~70%， 粉砂岩和泥质岩增加 2~4倍，岩体中岩石 强度的增大使支护载 荷减小2/3~4/5。
刷帮揭露帮部实际浆液扩散情况：顶板裂隙多平行于巷道走向 （轴向），在一定条件下表层以张裂为主；两帮在同一岩层内 裂隙以劈裂为主，在层面附近产生滑移，在层理面附近明显发 生渗透性变化，使得环向渗透性明显小于轴向与径向。
岩体 结构面
强度
应力
（1）如何提高围岩强度：
① 巷道布置在稳定岩层中； ② 布置锚杆，强化围岩强度（锚固体）； ③ 围岩注浆，提高岩体强度； ④ 封闭、疏干、防风化，防止围岩碎裂、强度降低。
巷道支护方式分类（支护载荷，支护对象）
被动支护（巷道金属支架） 作用：给围岩提供支护阻力；使用高强度可缩金属支架
，控制和适应围岩变形。
主动支护（锚杆支护） 作用：强化围岩强度；围岩强度强化理论、高强（超高
）强度锚杆、动态系统设计方法、高应力下的锚杆支护技术 。
σ3
σ1
σ1
σ3
σ1
σ3
σ3
岩石
σ1
将锚固区域岩体作为锚固体，根据岩石的 基本性质知道：岩石的三向抗压强度大于 双向抗压强度，且随着围压的增加，岩石 的强度提高。
高等岩石力学
第九讲：复杂困难巷道围岩控制原理
采区巷道的围岩压力规律
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
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4~8米， 影响范围为40~50米。少 数可达60~80米。应力集 中系数为2.5~3。
31
巷道顶部布置巷峒
有无顶部卸压巷时的巷道围岩应力分布
底板开巷松动爆破应力转移
硐硐 室室
15° 15°
45° 15° 30°
15° 30°
45°
800
卸卸 压压 巷巷
800
20° 20°
1200
卸卸 压压 巷巷
底板开巷松动爆破卸压图 ———— 锚杆；———— 松动爆破炮眼
巷道迎头钻孔实现应力转移
• 一次支护一柔性支护为主，对巷道卸压， 二次支护一关键部位刚性支护为主，整 体加固巷道围岩，控制巷道围岩继续变 形，控制巷道围岩达到最大塑性承载力。
7、围岩强度强化理论
• 提高围岩强度，减小巷道围岩应力和采 用合理的支护技。
巷道围岩控制的基本途径
围岩控制的基本途径：通过合理有效的巷道支护 提高围岩强度、减少岩体应力。
• 围岩自身的承载能力与支护结构的相互 作用，共同形成稳固的支撑整体。
2、能量支护理论
• 应力充分不会释放原岩内储存的部分能 量，如果围岩释放的能量大于支护结构 吸收的能量，巷道围岩变形，支护结构 损毁。
3、联合支护理论
• “先柔后刚，先让后抗，柔让适度，稳定 支护”，多种方式的联合支护。
4、松动圈支护理论
3 4
2
1
6
巷道支护理论
• 新奥法（奥地利L.V.Rabcewich） • 能量支护理论（苏联M.D.Salamon） • 联合支护理论（陆家梁、郑雨天） • 松动圈支护理论（董方庭） • 主次承载区支护理论（方祖烈） • 关键部位加强支护理论（何满潮） • 围岩强度强化理论（侯朝炯） • 再造承载层理论
1、新奥法
支护技术 围岩强度 岩体应力
❖ 强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的 能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力 （即抵抗失效能力）的重要指标。
❖ 应力：在连续介质力学里，应力定义为单位面积 所承受的作用力。
强度与应力的关系
强度（界限值）
岩块的强度：可承受压、剪或低值拉应力，以剪切破坏为主 岩体强度：介于结构面、岩快之间。满足无拉力准则（受 拉处即破坏）
工作面倾斜方向固定支承压力范围一般为15~30米。 少数可达35~40米，峰值一般距煤壁15~20米，应力集中 系数为2~3。
在拐角区要形成应力叠加，应力集中系数可达5~7。
3
4
煤层拐角处叠加支承压力
5
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1.5~2B
影响深度为3～4B
压力传递影响角一般为30~40度