缓斜煤层群开采条件下采场应力分布与巷道的合理布置及支护.ppt

一、川南鲁班山矿区复杂地质条件下矿压 分布规律及巷道合理支护技术研究 项目关键技术内容 1.巷道围岩松动圈厚度探测 2采用松动圈理论进行巷道支护设计 3.超大松动圈的双拱理论 4缓斜煤层群开采条件下采场应力分布与巷道的合理布置及支护 1.巷道围岩松动圈厚度探测 1.1必要性 （1）围岩松动圈客观存在于巷道围岩中，它是各类地质及生产技术因素综合作用的结果。 （2）巷道围岩松动圈是衡量巷道围岩稳定性的一个综合指标。 （3）根据围岩松动圈厚确定巷道围岩稳定性分类。 （4）根据巷道围岩稳定性类别确定巷道的支护选型及支护参数。 1.2松动圈厚度探测技术手段 1.2.1探测仪器原理及方法 探测仪器是美国生产的SIR－20型地质雷达，由主机（包括液晶屏）、收发器、收发天线、电瓶（专用电源）、信号线、电源线、打标器连接线及系统软件、后处理软件、专用笔记本微机等组成，见图1。该仪器的特点是分辨率高，擅长于进行大数据量、高密度的连续探测并实时给出彩色波形图，比较适合巷道工程检测的需要。针对鲁班山矿区的工程特点，采用工作频率为100及400MHz的天线。 地质雷达法是一种地下甚高频到微波段电磁波反射探测法。 其工作原理是：发射器通过发射天线向围岩中定向发射电磁波，工作时天线沿断面轮廓或轴向线等距离匀速移动。在围岩岩体内部定向传播的电磁波当遇到有电性（介电常数和电导率）差异的界面时即发生反射。反射波由处于接受状态的接受电线和接受器所接受，见图2所示。另外，最先收到由发射天线经天线所在岩体表面到达接收天线的直达波作为系统时间的零点。通过对反射波信号进行一系列的后处理后，取反射波往返时间之半，与以相应介质的雷达波速度即为反射目标深度相乘。再根据反射波的强度、形状及其在纵向和竖（环）向上的变化情况来判别反射目标的性质（目标识别），如断层、空洞及破碎带等。 图3 地质雷达探测结果 1. 2. 2结果总结 在鲁班山北矿共选择了7条采区巷道、50个观测断面实测巷道围岩松动圈厚度，此处只列出底板巷道一采区回风上山20个观测断面具体位置及观测结果，见图4~5所示： 根据图5所示松动圈厚度测试结果，一采区回风上山各断面松动圈厚度主要集中在1.2~3.0m范围内，这20个断面中松动圈厚度大于1.5米的占11个，可将采区上山巷道围岩松动圈分为以下2种情况： （1）受采动影响的采区上山 这类上山如一采区回风上山断面4~16，因受3#，8#煤层重复采动影响，上山变形破坏严重（巷宽由3.4米缩小到1.5米），其围岩松动圈的厚度一般在1.5～3.0米。 （2）未受采动影响的采区上山 这类上山如断面1~3、断面17~20，因未受采动影响，松动圈厚度一般小于1.5米。 根据松动圈理论各断面围岩类别见表1所示。 2采用松动圈理论进行巷道支护设计 2.1支护理念 合理设计、支护并重、一次到位、重视监控 2.2按松动圈理论对巷道围岩稳定性的分类及支护选型与支护参数确定 松动圈围岩分类法是根据松动圈大小将围岩分为6类，见表2。 3.超大松动圈的双拱理论 3.1锚杆的组合拱理论 单根锚杆可弹性体内形成以锚杆两端为顶点的压缩区，在锚杆锚固力的作用下，松散地层中会产生一个锥形压密区，压密区内岩层的密实度和强度都有所提高。 合理的锚杆群可使单根锚杆形成的压缩区彼此联系起来，形成一个厚度为b的均匀压缩带。对于拱形巷道，压缩带将在围岩破裂处形成拱形即组合拱。 图7 群体锚杆支护机理 组合拱厚度为 式中b—组合拱的厚度，m；l—锚杆的有效长度，m； —锚杆对破裂岩体压应力的作用角，一般接近45o；a—锚杆的间排距，m。 可见，减小锚杆间排距、加大锚杆长度可以增大组合拱的厚度，使围岩更加稳定。组合拱厚度、间排距选取参数见表3。 3.2锚索的群锚效应及加固拱理论 群锚效应的原理：通过锚杆和锚索使岩体相互挤压，形成二个挤压带，阻止岩体的变形与破坏，改变内部岩体的应力状态，从而提高岩体不稳定部分的整体性与稳定性。锚杆形成挤压拱，锚索形成加固拱 。 深部岩体采用锚索锚固，松动圈部分岩体采用锚杆锚固，形成群锚“双拱”。先施作锚杆及喷射混凝土，等混凝土达到预期强度时再施作锚索。 锚索支护适用于各类大松动圈巷道，其主要起悬吊作用，把下