7.3巷道围岩控制原理解析
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巷道围岩控制
巷道围岩控制是指在地下巷道开挖过程中,通过采取一系列的措施和手段,以保证巷道周围岩层的稳定性和安全性。
巷道围岩控制是地下工程施工中的重要环节,主要目的包括以下几个方面:
1. 防止巷道塌方:采用支护结构和材料,如钢支撑、锚杆、锚喷等,对巷道周围的岩层进行支护,防止其塌方。
2. 防止岩爆和冒顶:通过喷浆封孔、锚喷、钻爆、预裂、顶板保护等措施,增强巷道周围岩体的稳定性,防止岩爆和冒顶的发生。
3. 控制地表沉降:在地下巷道开挖过程中,采用合适的措施和技术,控制地表沉降的幅度和范围,保护地表建筑物的安全。
4. 控制地下水:巷道开挖过程中,地下水的水压和渗流量增大,容易引起巷道周围岩体的涌水和破坏。
因此,需要采取合适的水文地质措施,控制地下水的水压和渗流,保证巷道的稳定和安全。
总之,巷道围岩控制是地下巷道施工中的重要环节,需要综合考虑地质条件、工程要求和施工技术等因素,采取相应的措施和手段,确保巷道的稳定和安全。
1巷道围岩控制原理:根据巷道围岩应力、围岩强度以及二者之间的相互关系,选择合理的巷道布置位置和巷道支护形式。
具体做法:巷道布置;①在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响,最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。
②如果不能避开采动支承压力的影响,应尽量避免叠合支承压力的作用,或者尽量缩短支承压力的影响时间,如跨越巷道开采,避免在遗留煤柱下方布置巷道等。
③在采矿系统允许的距离范围内,选择稳定的岩层或煤层布置巷道,尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触。
④巷道通过地质构造带时,巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。
⑤相邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。
⑥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;①巷道围岩卸压:跨采、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。
②加强支护:围岩注浆、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。
③选择合理的支护理念和支护对策。
砌碹支护、锚网梁支护、锚喷支护、U型棚支护2、巷道变形、破坏的形式及影响巷道变形破坏的因素;巷道的变形:顶底板移近(包括顶板下沉、底板鼓起)、两帮移近;巷道的破坏:顶板冒落、底板鼓起、两帮收缩;巷道变形破坏的影响因素:巷道所处的地应力状态;巷道是否受采动影响;巷道围岩的强度(粘聚力C和内摩擦角φ);巷道围岩的性质;“支护-围岩”关系;支护对策及支护方式等。
3、回采巷道的布置方式有哪些类型,沿空留巷和沿空掘巷的定义是什么;“煤体-煤体”巷道;煤体-煤柱巷道(采动稳定);煤体-煤柱巷道(正采动)沿空掘巷:巷道一侧为煤体,另一侧为采空区,采空区一侧采动影响稳定后,沿采空区边缘掘进巷道称为沿空掘巷。
(沿相邻区段工作面采空区边缘掘进巷道)沿空留巷:通过加强支护或其他方法,将相邻区段巷道保留下来,供本区段工作面回采时使用,称为沿空留巷4、双巷布置时下区段回风巷围岩变形经历的5个阶段;Ⅰ巷道掘进影响阶段;Ⅱ掘进影响稳定阶段;Ⅲ采动影响阶段;Ⅳ采动影响稳定阶段Ⅴ二次采动影响阶段5、巷道围岩卸压的方式;巷道围岩卸压:跨采、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。
煤矿回采巷道围岩控制理论探讨煤矿回采是煤炭资源开发的重要环节,其中巷道围岩控制是矿井安全生产的关键之一。
巷道围岩控制的理论研究对于提高矿井安全生产水平,保障矿工生命财产安全具有重要意义。
本文将围绕煤矿回采巷道围岩控制的理论进行探讨,分析其影响因素及优化方法,致力于为煤矿巷道围岩控制提供理论支撑。
一、巷道围岩控制的重要性煤矿回采巷道作为连接工作面和井下生产场地的通道,是矿井生产的重要组成部分。
良好的围岩控制对于保障巷道的稳定和安全具有重要意义。
良好的围岩控制可以有效地防止巷道的塌方、冒顶等事故的发生,保障矿工的生命安全。
围岩控制的好坏将影响矿井的生产效率和生产成本,良好的围岩控制可以减少巷道支护的投入,提高矿井的开采效率和降低生产成本。
煤矿回采巷道围岩控制的理论研究对煤矿生产具有重要的意义。
二、影响巷道围岩稳定的因素1. 地质条件地质条件是影响巷道围岩稳定的重要因素之一。
地质构造、断层、岩体性质、节理裂隙等地质因素将直接影响巷道围岩的稳定性。
在煤矿回采过程中,各种地质因素对巷道围岩的稳定性产生着不可忽视的影响。
2. 工程因素巷道的开挖和支护方式、支护材料的选用、支护质量等工程因素也是影响围岩稳定的主要因素之一。
在巷道开挖过程中,如果选用了不适合的支护方式和支护材料,或者支护材料质量不过关,都将对围岩的稳定性产生负面影响。
3. 动力因素动力因素包括地压、冲击载荷等外力作用。
在煤矿回采过程中,地压是最主要的一个外力作用,地压大小和分布将直接影响巷道围岩的稳定性。
回采工作面上的冲击载荷也会对围岩稳定性产生影响。
地质条件、工程因素和动力因素是影响巷道围岩稳定的主要因素。
只有充分理解这些因素,才能制定出有效的围岩控制策略。
1. 合理选取掘进方式和工作面布局在巷道的掘进方式和工作面布局上,应尽量避免对围岩的破坏,并选择合适的支护方式。
对于薄煤层、薄煤柱等情况,可以采用掌子法等掘进方式,以减小围岩的破坏。
合理的工作面布局也可以有效控制围岩的破坏。
煤矿回采巷道围岩控制理论探讨煤矿回采巷道围岩控制是煤矿安全生产中的一个重要环节,巷道围岩体的控制质量直接影响矿山安全与经济效益。
本文主要探讨煤矿回采巷道围岩控制中的一些理论问题,并提出相关解决措施。
一、围岩控制理论问题1.巷道形状与围岩控制巷道形状直接影响到围岩体的稳定性和控制。
巷道形状分为圆形和方形两种,圆形巷道构造相对简单,围岩应力分布均匀,易于围岩控制;方形巷道则需要在巷道四周架设支架进行围岩控制,但支架数量较多,施工难度较大。
2.巷道围岩应力分布围岩应力分布对围岩控制非常重要。
巷道回采之后,围岩应力分布发生变化,应力集中作用在巷道两侧的围岩上,对巷道的稳定性及围岩控制造成影响。
因此,应采取科学合理的围岩控制方案,降低巷道两侧围岩应力的集中程度,增加巷道的稳定性。
3.动力灾害控制煤矿回采巷道围岩控制过程中,存在着一定的动力灾害风险。
动力灾害是指巷道振动或巷道围岩破碎引发的灾害,包括冲击和剥落等。
针对这些灾害风险,应采取措施,如巷道支护加固、设置防碎屏障等。
二、控制措施1.合理巷型设计合理的巷道形状对围岩控制非常重要。
应根据煤矿不同区域的围岩条件、地形地貌、矿层赋存条件等因素设计出合理的巷道形状。
2.巷道支护加固加强巷道支护工作,提高支架的质量和稳定性。
支架的安装位置应在应力分散的区域,可以采用部分矩型支护或局部加强支护。
3.卸压减应力采取卸压措施,减小围岩应力集中程度。
卸压的具体方法可以采用放顶煮接等。
4.瓦斯抽采采用瓦斯抽采的方法,可以减少瓦斯危险性,并且降低了围岩的应力,对围岩控制有一定的作用。
5.组合支护运用多种围岩控制技术组合使用,如矩型支护和锚杆支护、锚杆支护和卸压等,可以提高围岩控制的质量。
结论煤矿回采巷道围岩控制是煤矿安全生产的重要环节。
在巷道围岩控制的过程中,应充分考虑巷道形状、巷道围岩应力分布和动力灾害等因素,制定合理的围岩控制措施。
同时,通过巷道支护加固、卸压减应力、瓦斯抽采、组合支护等一系列技术手段提高围岩控制的质量,从而实现煤矿安全生产的目标。
矿山压力:由于矿山开采活动的影响,在巷硐周围岩体行程的和作用在巷硐支护物伤的力。
矿山压力显现:由于矿压的影响,而表现出来的一系列有形的变形。
矿山压力控制:所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法。
原岩应力:存在于地层中未受扰动的天然应力。
原岩应力分分布的基本规律:①实测铅直应力基本上等于上覆岩石层重量。
②水平应力普遍大于铅直应力。
③平均水平应力与铅直应力的比值随深度增加而减小。
④最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。
构造应力:是由于地壳构造运动在岩体中引起的应力。
构造应力的基本特点:构造应力以水平力为主,具有明显的区域性和方向性。
①一般情况下地壳运动以水平运动为主,构造应力主要是水平应力;而且地壳总的运动趋势是相互挤压,所以水平应力占绝对优势。
②构造应力分布不均匀,在地质构造变化比较剧烈的地区,最大主应力的大小和方向往往有很大的变化。
③岩体中的构造应力具有明显的方向性,最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大。
④构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍,在软岩中存储构造应力很少。
砌体梁结构:在上覆岩层中存在由断裂岩块组成的“砌体梁”,因岩块相互挤压,形成承载结构。
认为:①上覆岩层可以坚硬岩层为底划分若干组,其上软弱岩层为载荷;②随着工作面推进上方坚硬岩层断裂形成岩块,岩块间受水平推力成铰接关系;③铰接岩块在某些条件下可形成平衡体。
弹性应变能:岩体受外力作用而产生弹性变形时,在岩体内部所储存的能量。
极限平衡状态:随着破坏向岩体内部发展,岩块的抗压强度逐渐增加,直到某一半径R处岩块又处于弹性状态,这样,半径R范围内的岩体就处于极限平衡状态。
减压区和增压区(支撑压力区):比原岩应力晓得压力区是减压区,比原岩应力高的压力区是增压区(即支撑压力区)。
采场:把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称采场。
顶板:赋存在煤层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层。
底板:赋存位于煤层下方的岩层称为底板。
沿空留巷围岩稳定原理与控制技术⼀、技术背景1.沿空留巷的意义(1)取消区段煤柱,提⾼煤炭资源采出率;(2)少掘进1条巷道,解决采掘接替紧张的难题;(3)实现Y型通风,增加抽放采空区及下区段和邻近煤层⽡斯的场所;实现煤层群连续卸压开采。
2.国内外研究现状(1)巷旁⽀护是沿空留巷维护效果好坏的关键。
(2)传统的巷旁⽀护如矸⽯带、密集⽀柱、⽊垛等普遍存在增阻速度慢、⽀承能⼒⼩、密闭性能差、劳动强度⼤,⼒学性能与沿空留巷围岩变形不相适应等缺点(不适应裂隙带岩层取得平衡之前的强烈沉降),不利于沿空留巷,适⽤于薄及中厚煤层。
(3)⾼⽔材料具有⽀护阻⼒⼤、增阻速度快、适量可缩,巷道维护效果好,充填⼯艺及充填设备简单的优点,⽬前得到⼴泛应⽤。
⼆、沿空留巷巷旁⽀护机理1.巷旁⽀护体作⽤机理(顶板运动的阶段性)(1)巷旁⽀护体早期强度⼤、⽀护直接顶、防⽌直接顶离层,切断采空区的直接顶。
(2)⽼顶破断过程中充填体应快速达到切顶阻⼒,切断采空区侧⽼顶,减⼩巷旁⽀护体所承受的载荷。
(3)采空区顶板破断、运动稳定后,充填体维持巷道上⽅已切断岩层的平衡。
同时适应顶板整体下沉引起的“定变形”2.沿空留巷⼒学模型采空区的⽼顶沿倾斜⽅向破断形成“三⾓块⼤结构”,构成沿空留巷的上部边界。
3.巷旁⽀护体可缩量分析依靠巷旁⽀护完全阻⽌顶板下沉是很困难的,巷旁⽀护体刚性越强,其承受的载荷越⼤,往往超过其承载能⼒,发⽣严重破坏。
即:巷旁⽀护体提供的可缩量与⽀护阻⼒满⾜切断岩层的平衡。
A前苏联,b英国,c前西德鲁尔矿区三、⾼⽔材料巷旁充填沿空留巷技术⾼⽔材料:沿空留巷时体积⽐⽔占85~90%,20~30 min内凝结,100%固化,最终强度达到8。
⾼⽔材料具有突出的塑性特征,达到峰值强度后承载能⼒下降缓慢, 下降速度远⼩于混凝⼟和岩⽯材料。
1.⾼⽔材料巷旁充填沿空留巷特点(1)浓度⼩,⽔体积85~90%,⾼⽔材料⽤量少,辅助运输⼯作量⼩;远距离输送,⽔平输送距离> 5000m;充填设备可以放在地⾯、⼤巷或上下⼭,不影响顺槽使⽤、减少辅助运输⼯作量。