康红普：煤矿巷道现代化支护技术.pptx

煤矿巷道现代化支护技术 ;一、前言 二、巷道围岩地质力学测试技术 三、锚杆支护成套技术 四、破碎煤岩体注浆加固技术 五、坚硬顶板水力压裂技术 六、展望;巷道支护是保障井工煤矿安全、高效生产的关键技术;一、前言;山东新汶深部巷道大变形状况-金属支架;一、前言;一、前言;型 钢 支 架;一、前言;一、前言;一、前言;一、前言;一、前言;一、前言;巷道围岩控制过程;二、巷道围岩地质力学测试技术;二、巷道围岩地质力学测试技术;二、巷道围岩地质力学测试技术;二、巷道围岩地质力学测试技术;二、巷道围岩地质力学测试技术;采用该测试技术，完成36个矿区测试。 最浅69m，最深1342m,涵盖了我国煤矿绝大部分地质条件。 ;地应力方向分布-山西 北部方向NE。 西部大多NW。 中部两个趋向：NE和NW；东部：NW。 东南部：NE和NW。 从北到南，最大水平主应力方向主体趋向NE。东部与西部偏向NW；东南部多变。; 地应力方向分布-与震源机制解比较 ;二、巷道围岩地质力学测试技术;应力场类型;二、巷道围岩地质力学测试技术;二、巷道围岩地质力学测试技术;二、巷道围岩地质力学测试技术; 矿井开拓部署与巷道布置； 巷道支护设计； 采煤方法与采掘机械选择； 采场岩层控制； 煤矿安全（与岩层运动与破坏有关的灾害：顶板垮落、冲击地压，煤与瓦斯突出）。;;;东区南部与西部，西区南部近东西向，顺槽沿东西向布置。 东区东北部，主应力与南北向呈小角度，顺槽沿南北向布置。 西区北部，与南北夹角40-65°，可据其它选顺槽方向。;初期工作面布置在东区南部，无地应力数据，顺槽沿南北向布置，与最大水平主应力近似垂直，围岩变形1-1.5m，破坏严重； 基于地应力测量将顺槽改为东西向布置。巷道变形小，支护状况良好。;三、锚杆支护成套技术;世界煤矿锚杆支护已有140多年的发展历史。 ;锚杆类型;基于地质力学测试的煤矿巷道锚杆支护成套技术;传统的巷道支护理论;传统的巷道支护理论;;;锚杆主要起加固作用：控制围岩不连续、不协调的扩容变形，保持围岩完整性和自承能力，减小围岩强度的降低。; 巷道开挖过程中围岩应力、变形与破坏范围变化;掘进工作面???后顶板应力变化（顶板表面以上0.3m）;掘进工作面前后位移分布与变化;剪切破坏区随工作面距离不同变化。前方2.5 m出现剪切破坏，工作面位置3 m，工作面后1m为4 m，后方10 m稳定。 拉破坏区随工作面距离不同变化。前方0.5 m出现拉破坏，工作面位置1.5 m，后1m为2 m，后方5 m后稳定。;及时支护与施加高预应力是关键。巷道开挖后立即支护，施加足够的预应力，并有效扩散到围岩，可抑制围岩扩容变形。当围岩产生一定变形后再进行锚杆支护，效果会受到明显影响。;;曲线1支护作用不明显，与无支护相差不大;锚杆控制锚固区不连续、不协调变形，保持围岩完整，减小强度降低，发挥围岩自承能力； 锚杆预应力及其有效扩散起决定性作用； 锚杆支护系统具有足够延伸率和冲击韧性，一方面使围岩连续变形释放，另一方面避免局部破坏； 围岩破碎，不利于锚杆预应力、工作阻力扩散时应注浆； 复杂困难巷道采用高预应力、高强度锚杆支护，实现一次支护； 锚杆不能有效控制围岩整体变形，进行金属支架等联合支护。;锚杆支护应力场 ;;回采工作面周围采动应力影响范围、方向与大小; 采动应力场分布特征：垂直应力2-5倍原岩应力；部分区域水平应力释放。;综合应力场：原岩应力场、采动应力场及支护应力场构成煤矿井下综合应力场。;以应力场为主线，将原岩体、采动体及支护体有机结合于一体。采动巷道围岩控制归结为“三场”相互作用与协调。;巷道支护设计过程—动态信息设计 ;巷道支护初始设计 ; 锚杆支护形式与参数确定原则 一次支护原则； 高预应力与预应力扩散原则； “三高一低”原则(高强度、高刚度、高安全度，低密度) 临界支护刚度原则； 相互匹配原则； 可操作性原则； 经济合理原则。;预应力 预应力设计原则：控制围岩不出现明显离层与拉应力区。 杆体屈服载荷30-60%（50-100kN，300-600N.m） 锚杆直径、长度越大，强度越高，要求预应力越高。;锚杆长度增加，有效压应力区范围扩大。 锚杆中上部压应力减小，两锚杆间中部围岩压应力减小。锚杆越长，预应力作用越不明显。 锚杆越长，预应力应越大。提高预应力，可减小锚杆长度。 ;单根锚杆形成锥形压力区，尾部大，锚固起始次之，中部小； 间距过大，锚杆压应力区独立，不能形成整体支护结构； 间距缩小，锚杆锥形压应力区叠加，连成一体，整体支护结构； 提高预应力，可降低支护密度。;锚杆角度 锚杆角度增加，角锚杆与中部锚杆有效压应力区分离，叠加区变小。15°明显分离，独立支护单元。 近水平煤层，角锚杆最好垂直布置，最大不超过10°