第八章巷道維護原理和支護技術(shù)ppt課件.ppt

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1、第八章巷道維護原理和支護技術(shù)第一節(jié)無煤柱護巷第二節(jié)巷道圍巖卸壓第三節(jié)巷道金屬支架第四節(jié)巷道錨桿支護第五節(jié)軟巖巷道圍巖變形規(guī)律及其支護技術(shù)第六節(jié)錨桿支護質(zhì)量監(jiān)測礦山壓力與巖層控制圖8-1留煤柱護巷示意圖第一節(jié)無煤柱護巷一、護巷煤柱的穩(wěn)定性傳統(tǒng)的留煤柱護巷方法是在上區(qū)段運輸平巷和下區(qū)段回風(fēng)平巷之間留設(shè)一定寬度的煤柱，使下區(qū)段平巷避開固定支承壓力峰值區(qū)（一）煤柱的載荷1．煤柱載荷的估算圖8-2計算煤柱載荷示意圖2．煤柱寬度的理論計算護巷煤柱寬度的理論計算有按煤柱的允許應(yīng)力，煤柱能承受的極限載荷，以及按煤柱應(yīng)力分布等多種方法。各種

2、方法的基本觀點都認為：煤柱的寬度必須保證煤柱的極限載荷σ不超過它的極限強度R(七章一節(jié))。煤柱的寬度B計算式：（二）煤柱的應(yīng)力分布1．一側(cè)采空煤柱（體）的彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力的分布圖8-3煤柱（體）的彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力分布1—彈性應(yīng)力分布；2—彈塑性應(yīng)力分布；Ⅰ—破裂區(qū)；Ⅱ—塑性區(qū)；Ⅲ—彈性區(qū)應(yīng)力升高部分；Ⅳ—原始應(yīng)力區(qū)2．兩側(cè)采空煤柱的彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力的分布兩側(cè)均已采空的煤柱，其應(yīng)力分布狀態(tài)主要取決于回采引起的支承壓力影響距離L及煤柱寬度B，主要有三種類型：B＞2L時（圖8-4）②2L＞B＞L時，見圖8-5。③B＜L

3、時(圖8-6）,受兩側(cè)采動影響時，K值可達到4～5以上.圖8-4煤柱寬度很大時彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力分布Ⅰ—破裂區(qū)；Ⅱ—塑性區(qū)；Ⅲ—中部為原巖應(yīng)力的彈性區(qū)圖8-5煤柱寬度較大時彈塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力分布Ⅰ—破裂區(qū)；Ⅱ—塑性區(qū)；Ⅲ—應(yīng)力升高的彈性區(qū)圖8-6寬度較小時煤柱的塑性變形區(qū)及垂直應(yīng)力分布Ⅰ—破裂區(qū)；Ⅱ—塑性區(qū)；Ⅲ—彈性區(qū)圖8-7煤柱的彈塑性變形區(qū)及應(yīng)力分布（三）、護巷煤柱的穩(wěn)定性(1)護巷煤柱的寬度煤柱的寬度是影響煤柱的穩(wěn)定性和巷道維護的主要因素(2)護巷煤柱保持穩(wěn)定的基本條件護巷煤柱一側(cè)為回采空間，一側(cè)為采準巷道?；夭煽臻g

4、和采準巷道在護巷煤柱兩側(cè)形成各自的塑性變形區(qū)，塑性區(qū)的寬度分別為x0、x1（圖8-7）。因此，護巷煤柱保持穩(wěn)定的基本條件是：煤柱兩側(cè)產(chǎn)生塑性變形后，在煤柱中央存在一定寬度的彈性核，彈性核的寬度應(yīng)不小于煤柱高度的2倍。二、老頂結(jié)構(gòu)與沿空巷道圍巖穩(wěn)定的關(guān)系在巷道整個服務(wù)時期，隨著采面不斷向前推進，通過巷道頂板對沿空巷道圍巖穩(wěn)定的影響方式和程度差異懸殊。(2)沿空巷道頂板巖層處于采空區(qū)上覆巖層結(jié)構(gòu)固支邊與鉸結(jié)邊之間，其頂板巖層斷裂成弧形三角板。(3)沿空巷道跨度較小，工作面老頂巖層結(jié)構(gòu)對巷道圍巖穩(wěn)定性影響最顯著,老頂一般可視為亞關(guān)鍵層。

5、圖8-8采空區(qū)上覆巖層結(jié)構(gòu)示意圖圖8-9回采工作面傾斜方向支承壓力分布a—頂?shù)装鍨樯皫rb—頂?shù)装鍨槟噘|(zhì)頁巖或較破碎的砂質(zhì)頁巖三、沿空掘巷的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律（一）沿傾斜方向支承壓力分布規(guī)律（二）巷道圍巖變形與護巷煤柱寬度的關(guān)系表8-1回采巷道保持穩(wěn)定狀態(tài)的護巷煤柱寬度值B/m圖8-10μ-x關(guān)系曲線示意圖（三）沿空掘巷的礦壓顯現(xiàn)1．沿空掘巷的圍巖應(yīng)力和圍巖變形圖8-11沿空掘巷引起煤幫應(yīng)力重新分布1—掘巷前的應(yīng)力分布2—掘巷后的應(yīng)力分布圖8-12窄煤柱護巷引起煤幫應(yīng)力重新分布1—掘巷前的應(yīng)力分布2—掘巷后的應(yīng)力分布2．窄煤柱巷道的圍巖應(yīng)

6、力和圍巖變形窄煤柱巷道是指巷道與采空區(qū)之間保留5～8m寬的煤柱。巷道掘進前，采空區(qū)附近沿傾斜方向煤體內(nèi)應(yīng)力分布（圖8-12中1）。最終應(yīng)力分布狀態(tài)如圖8-12中2所示。圖8-13完全沿空掘巷圖8-14留小煤墻沿空掘巷沿空掘巷的三種方式：完全沿空掘巷、留小煤柱掘巷、保留部分老巷斷面掘巷方式。四、沿空留巷的礦壓顯現(xiàn)1．采動時期的受力狀況沿空留巷是在上區(qū)段工作面采過后，通過加強支護或采用其它有效方法，將上區(qū)段工作面運輸平巷保留下來，供下區(qū)段工作面回采時作為回風(fēng)平巷（圖8-15）。2．沿空留巷的頂板下沉規(guī)律回采工作面推進引起的上覆巖層運動

7、，其發(fā)展是自下而上的，上部具有明顯的滯后現(xiàn)象，沿空留巷的頂板會在較長時間內(nèi)受到老頂上覆巖層運動的影響。圖8-15沿空留巷工作面巷道平面布置圖a—向長壁沿空留巷b—傾斜長壁沿空留巷五、沿空留巷巷旁支護形式1．巷旁支護的作用巷旁支護是指巷道斷面范圍以外，與采區(qū)交界處架設(shè)的一些特殊類型的支架或人工構(gòu)筑物。它的作用主要有：控制直接頂?shù)碾x層和及時切斷直接頂板，使垮落矸石在采空區(qū)內(nèi)充填支撐老頂，減少上覆巖層的彎曲下沉。減少巷內(nèi)支護所承受的載荷，保持巷道圍巖穩(wěn)定。同時為了生產(chǎn)安全，及時封閉采空區(qū)，防止漏風(fēng)和煤炭自燃發(fā)火，避免采空區(qū)內(nèi)有害氣體逸出

8、。2．巷旁支護的類型和適用條件木垛支護、密集支柱支護、矸石帶支護、混凝土砌塊支護等方式。它們的主要缺點是，增阻速度慢、支承能力低、密封性能差、木材消耗多和機械化程度不高。3．整體澆注巷旁充填技術(shù)整體澆注巷旁充填技術(shù)具有增阻速度快、支承能力大、密封性