巷道围岩应力转移理论与技术.ppt

1. 概　述 围岩松软破碎 单轴抗压强度30～40MPa 深井（自重应力） 高应力 采动应力（原岩应力的2～8倍）  构造应力松软破碎＋高应力 我国是世界产煤大国。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。 合理可靠的支护  加固围岩 （锚杆、注浆） 围岩应力转移上述综合技术 巷道围岩应力的转移理论 3　顶板掘巷应力转移原理与技术 4　底板掘巷应力转移原理与技术 5　煤层上行开采应力转移原理与技术 6　底板松动爆破应力转移与注浆加固技术 7　巷道迎头超前钻孔应力转移原理与技术 8　相关的应力转移原理与技术 应力转移后上部煤层巷道围岩变形曲线 　　受采动影响时 应力转移后对上部煤层工作面的影响 　（1）在下行开采时，二煤工作面由于顶板压力大，煤壁片帮与机道冒漏顶现象十分严重。 　采用上行开采后，二煤回采工作面复合顶板稳定，工作面无冒漏顶事故发生，平均原煤单产与推进速度提高到1.88倍。 　（2）二煤具有强烈冲击倾向，上行开采完全消除了冲击危险。 　 基本的应力转移原理 　　在巷道底板中布置钻孔，并进行药壶爆破，在巷道底板中产生围岩弱化区，将集中应力转移到围岩较深部。 松动爆破的关键技术 爆破的内部作用原理 　　当发生内部爆破作用时，在围岩中形成爆破空腔、压碎圈、裂隙圈及震动圈。 　　裂隙圈的大小是影响应力转移的关键因素 平顶山六矿工程实践 问题的提出 　　六矿二水平戊二采区开发中，设计的上山绞车房水平标高-260m，埋深550m。绞车房坐落在戊11煤层下部5m处，绞车房围岩由顶部到底板分别为：0.59m厚的戊11煤层、3.91m厚的泥岩、3.24m厚的细砂岩、4.25m的砂质泥岩。 　　该绞车房在掘进完成后不久即因底鼓严重而破坏，影响了采区的生产。分析表明，绞车房的破坏主要是因为较高的围岩应力所致。 技术路线 　　①、利用松动爆破的应力转移原理，将绞车房周围较高的围岩应力转移到深部，为硐室治理创造有利的应力环境。 　　②、在爆破破碎区中进行注浆，对底板进行加固，达到最终稳定硐室围岩的目的。 方案参数设计 围岩底鼓量观测结果 　　与原绞车房不卸压的底鼓量相比，底鼓量明显降低，约为原来底鼓量的1/3。 问题的提出 　由于北翼采区的1301和1304工作面的开采，随着工作面的推进，巷道受到了相当严重的破坏，特别是1304工作面跨大巷回采期间，北翼胶带输送机大巷底鼓量达1235 mm，顶板下沉量达388 mm，两帮最大移近量达1250 mm，断面缩小为原断面的55 %。北翼胶带输送机大巷的破坏不仅严重影响了矿井的正常生产，而且巨大的巷道维护费用也大大降低了矿井的经济效益。 顶部掘巷的研究方案 　　为解决问题，初步提出以下五种方案，利用数值计算方法进行研究： 　　方案一：无顶部卸压巷时 　　方案二：硐室顶部开掘8×2 m2卸压巷 　　方案三：硐室顶部开掘12×2 m2卸压巷 　　方案四：硐室顶部开掘16×2 m2卸压巷 　　方案五：硐室顶部开掘20×2 m2卸压巷 研究结果一：对控制围岩变形的影响 0.33 0.51 0.68 0.85 1 比值 67 102 135 170 201 底鼓量（mm） 5 4 3 2 1 方案 研究结果二：对围岩应力场的影响 顶部卸压巷设计方案 松动爆破炮眼布置图 现场实测分析 2 1 1 2 位移速度　 1－顶底 2－两帮 底板掘巷的应力转移原理 简单模型 蒋庄煤矿工程实例 问题的提出 　蒋庄煤矿南翼一部和二部强力胶带输送机担负着矿井水平的南翼煤岩输送任务，因此其机头硐室群的良好维护就是十分重要的问题，一旦出现问题，势必影响到全矿井的生产。 胶带机头硐室群与3上307、3下307工作面平面位置对照图 南翼二部强力胶带输送机头硐室群平面图 硐室维护的难点 1、硐室群的组成复杂：有三个电机硐室、1个张紧绞车硐室、转载机巷、操作间及几条与硐室相连通的巷道组成。 2、3上煤层开采对硐室的影响：该煤层距硐室30 m。（已采） 3、3下煤层开采对硐室群影响大：硐室群距离3下煤层约15m。 4、硐室群的维护效果要求高：不允许有明显底鼓和基础破坏。 5、主要硐室的断面大。 计算结果1：垂直应力的转移效果 　硐室