（精）不稳定地层巷道掘进.ppt

不稳定地层巷道施工与安全 山 东 科 技 大 学 林登阁 教 授泰安）青岛） 二○○六 年 六月 第三章：不稳定围岩巷道掘进 一、不稳定松软岩层巷道施工技术 二、钻眼爆破法掘进 三、机械掘进 四、人工风镐挖掘 第三章 不稳定围岩巷道掘进 巷道掘进就是破碎工作面上的岩石以获得进尺。破碎岩石的方法有钻眼爆破法、掘进机掘进和人工风镐挖掘法。 第一节 不稳定松软岩层巷道施工技术 松软岩层具有松、散、软、弱四种不同属性。 松－指岩石结构疏松、密度小、孔隙度大的岩层； 散－指岩石胶结程度很差或未胶结的颗粒状岩层； 软－指岩石强度很低、塑性大或粘土矿物质易膨胀的岩层； 弱－指受地质构造的破坏，形成许多弱面，如节理、层理、裂隙等破坏了原有的岩体强度，极破碎、易滑移冒落的不稳定岩层，但其岩石单轴抗压强度还是较高的。 深－地层埋藏深，构造应力大的地层。 深井的概念：英国750m；德国800～1200m；前苏联800m。 中国400m浅井，400～800中深井，800～1200深井， 1200m特深井 深井是指随着开采深度的增加，工程岩体开始出现非线性力学现象的深部及其以下的深部区间的矿井。  非线性力学现象：1、软岩大变形；2、硬岩冲击地压－岩爆 。 工程岩体最先出现非线性力学现象的深度称为临界深度。 软岩－－第一临界深度(上临界)Hcr1 ；硬岩－第二临界深度(下临界) Hcr2 不同时代煤系地层的临界深度 分析： H Hcr1 现有理论运用; Hcr1 H Hcr2 现有理论部分失效;H Hcr2现有理论基本失效  两类不同性质的工程事故： H Hcr1主要是管理问题 ;Hcr1 H Hcr2 管理、科学问题;H Hcr2 主要科学问题 深部工程的特性 1、三髙一扰动～髙地应力、髙温度场、髙渗透压、强烈开采扰动 2、大变形与强流变 3、矿井转型～硬岩矿井－－软岩矿井、低瓦斯矿井－－髙瓦斯矿井、 非突矿井－－突出矿井、非冲矿井－－冲击矿井 低温矿井－－髙温矿井、低渗透压矿井－－髙渗透压矿井 矿井已转型，由于理论、设计、技术未转型，出现事故。   这四种或五种属性岩层中施工，掘进容易，支护困难。施工中应特别重视。在巷道设计时就应考虑： 一、巷道位置选择 合理选择巷道位置是保证巷道处于稳定状态最关键的决策之一。选择巷道位置应着重考虑以下两个方面： 1、岩石性质 ～尽量布置在遇水膨胀量小、较坚硬的岩层中。 2、支承压力～是造成煤层底板岩石大巷破坏的主要原因。选择巷道尽量避开支承压力的影响。 二、巷道断面形式选择 合理选择断面形状对维护松软岩层的稳定尤为重要。断面形状主要应根据地压的大小和方向来选择。顶压大－－拱形；侧压大－－曲墙；四周压力大－－圆形。 三、破岩方式 巷道掘进的破岩以不破坏或少破环巷道围岩为原则。最好采用风镐或机械破岩。 四、支护方式与结构 松软岩层中，巷道一经掘出，不及时控制，围岩变形很快，出现流变现象，导致巷道失稳破坏。为此支护一定要及时，且支护方式与结构必须合理，在这一岩层中支护应有“先柔后刚”的特性，即扩大断面二次支护。 五、加强巷道底板管理 软岩尤其是具有膨胀性围岩的掘进巷道，多数是要发生底臌的。 措施：1、底板锚杆注浆；2、底板梁混凝土反底拱；3、底板卸压；4、底脚松动爆破；5、防水 六、重视围岩量测技术 包括围岩收敛变形、围岩内部位移量测，根据测试数量及时调整支护参数。