08 巷道矿压控制设计.ppt

第八章 巷道矿压控制设计 第一节 回采巷道支护设计 第二节 采区上（下）山矿压控制设计 第三节 大巷及大型硐室的矿压控制设计 第四节 软岩巷道支护设计 第五节 巷道矿压控制案例 第一节 回采巷道支护设计 一、概述 二、回采巷道矿压显现（变形破坏）基本规律 三、回采巷道布置 四、巷道围岩变形量预计 五、回采巷道围岩稳定性分类 六、回采巷道支护设计 第一节 回采巷道支护设计 作用：回采工作面周围巷道是回采工作面通风、行人、运输的咽喉，同时受回采工作引起的覆岩运动和支承压力的作用，其维护状况直接影响矿井正常生产和经济效益。 回采巷道特点： 服务时间短，1年左右； 多为煤巷，薄煤层中为半煤岩巷道； 形状多为折线形，即矩形或者梯形； 断面一般较小； 受采动影响大，包括侧向支承压力和超前支承压力，即为动压巷道。 第一节 回采巷道支护设计 根据矿山压力分布及其显现规律选择回采工作面周围巷道的合理位置，以尽可能地减轻采动影响，改善巷道维护状况。 巷道围岩控制顺序： 首先，确定采场和巷道之间的相对位置和掘进时间； 其次，预计巷道围岩变形量，确定初始掘进断面； 第三，正确进行支护设计，包括确定支架对围岩的工作状态，选择适合动压巷道变形特点的支护方式和参数。 二、回采巷道矿压显现规律 （一）平巷沿走向的矿压显现规律 从巷道掘进到开采工作面完全结束，巷道被废弃的全过程中，矿压显现要经历五个阶段，或相应地分为五个矿压显现带。 1）巷道掘进阶段； 2）无采掘影响阶段； 3）一次采动影响阶段； 4）采动影响稳定阶段； 5）二次采动影响阶段。 （二）采区斜巷沿倾斜方向的矿压显现规律 1）煤体边沿卸载带 多数情况下1～3m，少数情况下4～6m。 2）支承压力显现带 多数矿井15 ~30m，少数矿井35~40m，在此范围不宜送巷道，否则将难以维护。 3）原岩应力带 （三）回采引起的支承压力分布 沿工作面推进方向： 在采动影响下，采动空间周围煤体（煤柱）上的应力随着时间和空间的变化而变化。 三个应力区：原岩应力区、应力增高区、应力稳定区。 并且一般条件下，工作面上下顺槽的围岩变形与煤柱上的应力分布趋势是一致的。 支承压力峰值处的垂直应力与原岩应力的比值叫应力集中系数。它是反映支承压力的大小的主要参数。 影响支承压力分布的因素： 原岩应力、采空区形状与尺寸、覆岩性质、煤柱强度及周围开采情况、煤层开采厚度等。 三、回采巷道布置 （一） 煤体处于弹性状态时巷道开掘位置和时间 （二）煤体处于塑性状态时巷道开掘位置和时间 （三） 厚煤层中、下分层巷道开掘位置和时间 六、回采巷道支护设计 为避免基本顶显著运动对巷道造成较大的顶板下沉量，应在基本顶触矸后送巷，此时巷道支护对基本顶只能采取给定变形的工作状态。 沿空留巷上方基本顶显著运动时，在倾斜方向不能形成三铰拱结构，其悬跨度较大，沿空留巷要经历整个覆岩运动发展至稳定的全过程。因此，沿空留巷的支护不可能对基本顶运动的最终位态加以限制，采取给定变形的工作状态。 六、回采巷道支护设计 巷道支护对基本顶起到给定变形的作用，即要以足够的阻力对直接顶的运动加以限制，保证直接顶与基本顶贴紧，避免出现离层现象，减少围岩变形量；同时使直接顶保持较好的稳定性，保证安全生产。 六、回采巷道支护设计 3）巷道支护参数的确定 巷道支护参数主要包括支护可缩量、支护强度和支护密度，应根据围岩的工作状态、围岩变形量及围岩条件来确定。 ① 巷内基本支架参数的确定 无论是在内应力场中送巷还是沿空留巷，巷道基本支护对老顶均起给定变形的作用，其可缩量的大小应当足以适应考顶运动发展到最终稳定状态，即巷内基本支护结构的可缩量至少等于所预计的围岩变形量。 六、回采巷道支护设计 支护强度的确定： 在老顶给定变形工作状态下，巷内基本支架应当控制使直接顶并使其与老顶贴紧。 因此，支护强度至少应当平衡直接顶岩重。如图7-23所示，按直接顶从巷道下帮裂断、小煤柱失去承载能力的状况考虑，支护强度(pt)要平衡直接顶岩重必须满足下列关系： 由此可见，送巷和采用巷夯支护的沿空留巷巷内基本支护的支护强度至少为γfm， 它取决于直接顶的厚度和悬顶距离。悬顶距增大将给支护带来极不利的影响。 悬顶距离较大时巷内基本支护的负担过重，应采取强制放顶措施或设置巷旁支护。 采用合理的巷旁支护与巷内支架联合支护时，巷内基本支架的支护强度可按f＝1考虑。 支护密度的计算： 若以l表示支架间距(m)，R表示支架平均每架实际能达到的工作阻力(t)，则 l=R/(PtB) 由于支架受力状态达不到设计要求(支架承载不均匀)，支架实际缩量达不到最大可缩量等原因，支架实际工作阻力并不等于设计工作阻力，支护强度计算中要考