13软岩巷道支护理论与控制技术PPT课件
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世上无难事,只要肯攀登
软岩巷道支护技术
(一)软岩巷道支护原理(1)巷道支护原理
软岩巷道支护时软岩进入塑性状态不可避免,应以达到其最大塑性承载能力
为最佳;同时其巨大的塑性能(如膨胀变形能)必须以某种形式释放出来。
软岩支护设计的关键之一是选择变形能释放时间和支护时间。
(2)最佳支护时间和时段
岩石力学理论和工程实际表明,硐室开挖之后,围岩变形逐渐增加。
以变形
速度区分,可划分三个阶段;即减速变形阶段、近似线性的恒速变形阶段和加速变形阶段。
最佳支护时间是以变形的形式转化的工程力PR 和围岩自撑力PD 最大,工程支护力最小的支护时间
图7-34 最佳支护时间TS
(二)软岩巷道常用支护形式
(1)锚喷网支护
锚喷网支护系列是目前软岩巷道有效、实用的支护形式。
喷射混凝土能及时
封闭围岩和隔离水。
网不仅可以支承锚杆之间的围岩,并将单个锚杆连结成整个锚杆群,和混凝土形成有一定柔性的薄壁钢筋混凝土支护圈。
锚喷网支护允许围岩有一定的变形,支护性能符合对软岩一次支护的要求。
根据围岩条件,也可以不喷射混凝土,仅选用锚网、桁架锚网、钢筋梯锚网、钢带锚网支护,也可以二次喷射混凝土支护。
(2)可缩性金属支架
U 型钢可缩性金属支架具有可缩量和承载能力在结构上的可调性,通过构件
间可缩和弹性变形调节围岩应力。
在支架变形和收缩过程中,保持对围岩的支护阻力,促进围岩应力趋于平衡状态。
我国在U 型钢可缩性金属支架架后充。
软岩巷道支护技术(讲义)张宝安前言一、学习意义1、巷道围岩工程控制,特别是深部软岩巷道围岩控制,是矿井生产与管理的关键性技术。
开采规模的加强、矿井开采的纵深化,软岩工程控制问题日益突出。
软岩问题一直是诸多矿井面临的一大难题,诸如众所周知的红庙矿、沈阳浦和矿、辽源金宝屯矿等;2、目前煤炭产量剧增,全国煤炭产量达25亿吨以上,软岩巷道占总巷道的10%以上;3、随着开采深度的增加,很多不是软岩矿井出现了软岩化倾向,深部开采带来诸多问题:软岩化、冲击地压、地温等;4、许多专家、学者对软岩工程的控制进行了大量的研究和实践,也取得了好多可喜的成果,但就具体的实际应用来看,软岩问题还没有得到根本上的解决,软岩工程控制等诸多问题还有待于进一步研究和探讨。
5、软岩的复杂性,带来软岩工程稳定性控制的难度。
软岩问题还没有从根本上解决,要么无法实现稳定性控制,要么支护成本太高;比如底鼓问题。
6、可以看出,对软岩巷道进行深入研究和学习具有重大的现实意义。
二、学习内容根据目前的研究成果,学习的主要内容有以下几个方面:1、煤矿软岩工程的特点;2、软岩的定义:地质软岩和工程软岩及其相互关系;3、软岩的物理力学性质及其工程特性;4、软岩工程支护理论1)、现代支护理论2)、耦合支护理论3)、软岩巷道支护原则和对策5、软岩工程稳定性控制:1)、软岩巷道工程支护载荷确定方法2)、软岩工程稳定性影响因素分析3)、软岩巷道支护技术6、软岩工程稳定性监测技术和设计方法第一章概述一、煤矿软岩工程的特点煤矿软岩工程为地下工程,地下工程与地面工程不同。
1、地下工程特点1)、工程受力特点不同;地面工程:结构在先,载荷在后;地下工程:先有载荷,后有结构;2)、载荷的不确定性地面结构的载荷比较明确,有结构承受;载荷易于计算;地下结构处于地应力环境中,载荷不易于确定,计算精度低;围岩即是加载体又是承载体。
支护结构压力与多因素有关。
3)、材料特性的不确定性地面工程材料为人工材料,材料参数易于获得;地质体力学参数常通过现场测试,测试属于点测试,不具有普遍性,计算精度受到影响;4)、破坏模式的不确定性地面工程破坏模式易于确定,而地下工程工程的稳定性取决于支护体的支护强度和围岩的稳定性,围岩是否失稳至今没有明确的判断准则。
煤矿井下软岩巷道支护措施我下煤矿井下那软岩巷道的时候啊,心里就直犯嘀咕。
这软岩啊,就像那软乎乎的面团,你看着它吧,就觉得不踏实。
我就寻思啊,这得咋支护呢?我瞅着那巷道的壁,软岩的颜色暗暗的,还透着一股潮乎乎的劲儿,就跟那阴雨天里受潮的旧衣服似的。
旁边一块儿下井的老李,他那脸啊,黑黢黢的,就剩俩眼珠子滴溜溜转,透着股子机灵劲儿。
他凑过来跟我说:“老刘啊,这软岩可不好对付,以前那些支护法子,在这儿怕是不好使喽。
”我就皱着眉头,应和他说:“那可不,你看这软岩,感觉随时能塌下来似的。
”我拿手在那岩面上轻轻一按,就陷进去一个小坑,我心里一惊,这可咋整呢?咱得想办法啊。
我就想到,咱得先给它个硬支撑,就像给软骨头的人打个夹板似的。
锚杆这东西就不错,我就跟工友们说:“咱得把锚杆密密地打进去,像给这软岩穿上一层刺猬甲。
”工友们听了都乐,说我这比喻还挺形象。
可是光有锚杆也不行啊,这软岩就像个调皮的娃娃,你得把它箍住。
我就又想到了锚索,那锚索就像个大力士的手臂,紧紧拽着软岩,不让它乱动。
我跟工头说这想法的时候,工头眼睛一亮,说:“老刘啊,你这脑瓜子行啊。
”我就嘿嘿笑,心里也有点小得意。
还有那喷射混凝土啊,这就像是给软岩巷道穿上一层厚厚的铠甲。
我看着那喷射混凝土的机器呼呼地喷着,白色的灰雾弥漫开来,那味儿可不好闻,呛得人直咳嗽。
我旁边有个小年轻,叫小王,他被呛得眼泪都出来了,脸皱成一团,像个苦瓜。
我就笑着打趣他:“小王啊,这点苦都吃不了,还咋在井下混呢?”他一边咳嗽一边说:“刘叔,这味儿也太冲了。
”我拍拍他的肩膀说:“等会儿就好了,这混凝土一喷上,咱这巷道就安全多啦。
”这软岩巷道支护啊,每一步都得小心翼翼的。
就像伺候那娇贵的病人似的,一点都不能马虎。
咱在井下干活,那命可都系在这巷道的安全上呢。
有时候我就想啊,这软岩虽然麻烦,但咱只要用心,总能把它制得服服帖帖的,让它稳稳当当的,这样咱兄弟们在井下干活也安心啊。
第十二章软岩巷道支护第一节基本概念及变形特征一、软岩及软岩巷道的定义与分类目前对软岩及软岩巷道(工程)的定义及其基本特征尚未完全统一,但一般认为软岩是指强度低的岩体,是松散、软弱、破碎、膨胀、流变、强风化蚀变,以及高地应力岩体的统称。
软岩巷道,则指布置于上述软岩中难支护、需多次翻修和多次支护的巷道。
软岩的基本特性包括重塑性、崩解性、胀缩性、触变性、流变性。
其中,重塑性是软岩的基本属性,崩解和胀缩性是环境效应,触变性是空间效应,流变性是时间效应。
在实际工程中,往往是各种效应的综合,但有主有次,故应针对具体条件采取相应或综合措施。
软岩的工程分类,对工程设计、施工管理、定额制度、支护方式的合理选择以及改变软岩矿井技术面貌都有十分重要的意义,国内外专家学者提出的分类方案有十几种之多,应用较多的有以下几种。
1、煤矿巷道分类方案表12-1为我国《煤矿巷道软岩分类的建议》中的分类方案,将软岩分为3类,其中累计得分一项由表12-2给出。
表12-1 煤矿软岩巷道综合分类方案注:水平变形是指巷道掘出后,一次锚喷支护时,两侧墙位移的总和取大值;围岩松动圈指巷道掘进后,测得围岩纵波速度降低范围的平均值。
表12-2 煤矿巷道软岩分类判别指标2、国家软质岩分类标准《工程岩体分级标准》(1991年送审稿)中关于软质岩的国家标准是:1)岩石坚硬程度岩石坚硬程度按表12-3定性划分为较软岩、软岩和极软岩3类。
2)岩石风化程度岩石风化程度按表12-4划分为未风化至全风化5类。
表12-3 软质岩坚硬程度的定性划分表12-4 岩石风化程度的划分3)岩体完整程度的定性划分①岩体完整程度可按表12-5定性划分为完整至极破碎5类。
②结构面的结合程度,可根据结构面特征按表12-6划分为结合好至结合很差4类。
表12-5 岩体完整程度的定性划分表12-6 结构面结合程度的划分4)定量指标的确定和划分①岩石坚硬程度的定量指标采用岩石单轴饱和抗压强度(R c)。