深井巷道围岩控制.ppt

1. 背景和意义 深部开采的主要严重问题 1）井巷维护困难、维护费用高，影响生产； 2）采场顶板破碎，冒顶事故的危害增大； 3）凿井困难增加，提升等井筒设备不能适应深井的需要； 4）冲击矿压、煤与瓦斯突出危险加大； 5）地温升高，恶化生产环境，影响生产； 6）瓦斯涌出量增加，瓦斯爆炸危险加大； 7）矿井水压力和涌出量增加，突水事故的危险性加大。 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。 我国是世界产煤大国，也是用煤大国。我国煤炭储量大部分埋藏在深部，埋深大于600 m 和1000 m 的储量分别占到73.19 % 和53.17 %。 我国人口众多，用煤量大，不可能关闭深部矿井而依靠进口煤炭。因此，无论从战略高度还是从当前生产实际出发，都迫切需要积极开展深部开采中的基础理论研究，以求在新理论的指导下，使实用技术有新的突破和发展，使矿井深部开采走上安全、高产高效的健康轨道。 2. “深井”的概念 深井概念：由矿井深度和岩性两个因素决定。 矿井由浅部过渡到深部的深部界限称为“临界深度”。 3. 岩性与矿压显现 4. 围岩控制的基本途径 5. 锚杆、锚索支护系统 现有的锚杆、锚索支护系统在浅部能适用，用到深部就不能有效控制围岩变形，甚至失效，必须要求新的技术和突破。 6. 围岩注浆加固 7. 巷道围岩的应力转移技术 8. 软岩巷道支护思路和原则 9. 控制技术 谢谢大家！ 表7 不同锚杆支护强度下锚固体破坏后的C*、?* 值 锚杆支护强度σt / MPa 0 0.06 0.08 0.11 0.14 0.17 0.22 等效内聚力 C* / MPa 0.0168 0.0182 0.0183 0.0184 0.0186 0.0194 0.021 等效内摩擦角 ? */ ° 31.51 31.53 33.51 35.57 37.14 38.8 40.4 锚固体应力应变曲线图 注：曲线上数字为锚杆支护强度σt （MPa） 5.1.3 锚固体强度的强化 锚固体强度随锚杆支护强度σt 的提高而得到 强化，达到一定程度就 可保持围岩稳定。 和国外（美、澳、英）锚杆支护技术相比属低标准。 5.2 现有的锚杆、锚索支护不适用于深井 17 3.5 锚索延伸率（％） 550~600 200~240 锚索轴向拉力（kN） 23.4或鸟笼式 15.24 锚索直径（mm） 40~50 10~20 锚杆初锚力（kN） 2.2~2.6 1.8~2.4 锚杆长度（m） 1.0~1.2 0.7~0.9 锚杆间排距（m） 22~24 18~22 锚杆直径（mm） 450~600 235（Q235） 340（20MnSi） 锚杆材料强度（MPa） 美、澳、英 中国 比较项目 足够的锚杆支护强度和初锚力，适当加大锚杆长度，及时锚固，特别应加强帮、角的控制。 支护强度： 　　（1）改善材质。发展合格的高强、超高强锚杆 　　（2）加大锚杆直径 初锚力：在现有风动条件下，改善结构，完善施工工艺，实现15~20 kN 锚杆长度：加长后控制大塑性区和破碎区，可考虑发展可伸长的柔性锚杆 及时锚固：除注意顶板外，还应注意两帮 5.3 发展锚杆支护技术的要点 作用：防止锚固区外过大离层及巷道顶板两角的剪切破坏。 设计准则： （1）按巷道顶板两角免遭剪切破坏计算承载能力； （2）锚索系统刚度与顶板变形相适应。 5.4 锚索支护系统 小孔径锚索作用原理 材料类别 　　化学类：丙烯酰胺类、聚氨脂类 　　水泥类：单液水泥浆；水泥、水玻璃双液浆； 6.1 注浆材料 （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。 6.2 围岩超前注浆 （1） 注浆滞后时间 围岩裂隙发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 掘头后方巷道围岩裂隙分布 6.4 围岩滞后注浆 （2）注浆孔深度 　　破碎区应完全固结，并超过此区，尽可能深，一般2m左右。 （3）注浆压力 　　不超过岩石单轴抗压强度的1／3。围岩严重破碎时0.5MPa，较破碎时1.0MPa，裂隙较小时1.0～2.0MPa，最高不超过3MPa。 （4）浆液渗透半径与注浆孔布置 　　渗透半径取决