巷道围岩应力控制技术共63页
最新矿井围岩控制16
<27
<0.2
抗剪断峰值强度（结构面）
内摩擦角φ 粘聚力C
（°）
（Mpa）
>37
>0.22
37～29 0.22～0.12
29～19 0.12～0.08
19～13 0.08～0.05
<13
<0.05
一、巷道围岩应力及变形规律
2）巷间岩柱的稳定性
经验公式Obert-Dwvall/Wang （1967）
矿井围岩控制16
一、巷道围岩应力及变形规律
1、受采动影响巷道的围岩应力 1）原岩体内掘进巷道引起的围岩应力
圆形巷道围岩弹性变形应力分布
圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布
p-原始应力；σt-切向应力；σr-径向应力； pi-支护阻力；a-巷道半径R-塑性区半径； A-破裂区；B-塑性区；C-弹性区；D-原岩应力区
二、受采动影响巷道矿压显现规律
1、巷道位置类型
（1）与回采空间在同一层面的巷道称为本煤层巷道，分析本煤层巷 道位置时，仅考虑回采空间周围煤体上支撑压力的分布规律，可作为 平面问题处理。
一、巷道围岩应力及变形规律
4、受采动影响巷道的围岩变形
（1）巷道围岩变形量的构成
巷道围岩变形量包括巷道顶板下沉量、底板鼓起量、巷帮移近量、深 部围岩移近量等。巷道底板移近量是指巷道中心线高度减少值，两帮 移近量是指巷道沿腰线水平的减少值。巷道围岩变形量主要由掘进引 起的变形，回采引起的变形以及采掘影响趋向稳定后的围岩流变组成。 由于开采深度、围岩力学性质和结构以及支护等巷道边界条件不同， 巷道围岩变形量和变形速度有很大差异。
实测资料表明：原岩应力场内铅直应力基本上等于上覆岩层重量， 而由于构造应力的存在，水平应力普遍超过金尼克假设的数值，水 平构造应力一般为铅直应力的0.5～5.5倍，在地质条件复杂地区甚 至更高。构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的方向 性和区域性。
巷道围岩应力转移技术
巷道围岩应力转移技术摘要：本文主要介绍了巷道围岩应力转移技术的基本原理和方法，包括顶板稳定技术、立柱护坡技术和孔口环向调整技术等。
它具有良好的应用性，能够有效地减少洞室应力，保障巷道及相关安全。
关键词：巷道围岩应力转移技术顶板立柱孔口环正文：1. 引言在隧道开挖过程中，巷道的围岩应力是洞室安全稳定的关键因素之一，因此，如何有效地降低围岩应力，以保障巷道安全，已经成为当前巷道工程学界关注的热点问题。
随着科学技术的不断进步，人们通过研究开发出了一系列巷道围岩应力转移技术，包括顶板稳定技术、立柱护坡技术和孔口环向调整技术等。
2. 顶板稳定技术顶板稳定技术是最常用的围岩应力转移技术，它的原理是在巷道的正上方而非拱顶上，利用水泥浆、支护物、尖锥等材料，增加巷道顶板的抗拉强度，从而抵消周围地层对煤矿顶板的压力，达到稳定巷道围岩的目的。
3. 立柱护坡技术立柱护坡技术是采用非锚固立柱结构，使地层拉力和坡度的作用差别较大的技术，从而完成稳定围岩的目的。
立柱技术很好地利用了与地层结构相关的拉力差异，可以通过在巷道边墙处设置立柱来限制地层的拉力，并将其转移到巷道围岩的上方，以达到稳定围岩的目的。
4. 孔口环向调整技术孔口环向调整技术是通过在巷道边墙上设置特殊环形结构，使围岩应力在不同方向上转移，从而达到稳定围岩的目的。
这种技术在稳定复杂破碎围岩时表现特别突出，可以显著提高巷道的安全性。
5. 结论巷道围岩应力转移技术是隧道工程中最重要的技术之一，其技术原理和方法都有明显的优势，具有良好的实用性。
本文对这些技术有了比较详细的介绍，有助于更好地推动其在实际工程中的应用。
6. 后续研究在实际工程应用中，研究人员还需要更多地深入研究、补充和改进上述巷道围岩应力转移技术。
例如，顶板稳定钢板的使用，可以较大幅度地提高顶板的抗拉强度；对立柱护坡技术，可以结合精密测量技术，有效地检测和分析地层裂缝等，增加立柱护坡技术的针对性和可靠性；此外，还可以进一步完善孔口环向调整技术，以最大限度地发挥该技术在巷道稳定过程中的作用。
深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术
深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术近年来，深井巷道围岩塌陷事故频发，给煤矿生产带来了极大的危害和损失。
为了保证井下工作人员的安全和煤矿的正常生产，对于深井巷道围岩的应力分布规律的测试和控制技术的研究变得十分重要。
本文将从测试方法和控制技术两方面探讨深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术。
一、测试方法1、钻孔法钻孔法是最常用的测试深井巷道围岩地应力分布规律的方法。
通过在围岩中钻一定深度的孔洞，测定围岩中不同深度的应力值，从而得出围岩的应力分布规律。
钻孔法不仅测试精度高，而且速度快，对立即掌握围岩应力情况十分有利。
如果要求精度更高，还可以使用测微计、电测点等设备辅助测量。
2、红外线法红外线法是一种非接触式的测试方法。
通过使用红外线扫描仪和热像仪来记录巷道围岩的温度分布，进而测定围岩中的热应力分布，从而推导得出围岩地应力分布规律。
该方法测试过程不需要人员进入巷道，减少了工作人员的安全风险。
但是，由于围岩的温度变化受到许多因素（如气流、地温、水温等）的干扰，该方法的测试精度相对较低。
3、衬砌变形法衬砌变形法是一种通过测定巷道内衬砌的变形情况，推导出围岩地应力分布规律的方法。
该方法依靠衬砌的弹性形变来估计围岩的应力状态。
衬砌变形法能够实时监测巷道围岩变形，尤其在有活动性煤层的支护工程中有重要的应用价值。
二、控制技术1、钢丝网隧道衬砌支护技术钢丝网隧道衬砌支护技术首先在巷道壁上铺设钢筋网，然后注入混凝土，形成固定的隧道衬砌。
该技术能够承受较大的围岩应力，大幅度提高了巷道的承载能力。
2、岩石锚杆加固技术岩石锚杆加固技术是指将钢筋或钢板插入巷道围岩中，然后将锚杆和巷道围岩胶接固定。
该方法可承受恶劣环境下的巷道围岩应力，延长了巷道使用寿命。
3、压力释放技术压力释放技术是通过钻孔工程在巷道围岩中开凿孔洞，将压力释放到较低的地层，以实现围岩的松弛减压。
该方法在一定程度上缓解了巷道围岩应力，有效预防了围岩坍塌。
巷道围岩应力控制技术共62页
引言
4.高应力巷道特点
矿井高应力巷道具有围岩破碎严重，塑性区、破碎区范围 很大，蠕变严重。巷道围岩变形少则几百毫米，多达 1.0~2.0m。巷道在服务期间需要进行不断的维护与返修，特 别是它们的两类或三类的复合型，问题更为突出。严重时， 在巷道掘进或使用期间将会在巷道中引发煤与瓦斯突出， 甚至岩爆等动力灾害，严重威胁矿井的安全生产。这不但 造成巷道支护成本高，而且造成煤炭资源开采的极端困难， 严重威胁着矿井的安全生产。这种局面将成为我国煤矿今 后必须长期面对的开采技术难题。
为9 m，分3层开采，分层采高2.8 ~ 3.0 m。
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顶板掘巷应力转移原理与技术
胶带输送机硐室与回采工作面的关系
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顶板掘巷应力转移原理与技术
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
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顶板掘巷应力转移原理与技术
现场实测分析
1－顶底 2－两帮
位移速度
2 112 21底板掘巷应力转移原理与技术
1.底板掘巷的应力转移原理
简单模型
22
底板掘巷应力转移原理与技术
2.蒋庄煤矿工程实例
问题的提出
蒋庄煤矿设计生产能力为150万t/a，是枣庄矿业集团公司
的骨干生产矿井。该矿自1989年6月投产以来，至今已生 产原煤2000多万吨，由于生产强度的不断加大，造成生 产接续紧张，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。
巷道围岩稳定性及控制技术
③ 增加围岩强度可以显著减小巷道围岩的位移
综合考虑可靠性、经济性和使用方便。
三、用工字钢、U型钢、废钢轨等各种钢材加工的支架)
锚杆及其与其他形式组合的联合支护(包括锚梁、锚网、锚喷，锚注等)
① 1945~1950年，机械式锚杆研究与应用；
（四）、巷道支护理论学说
悬吊理论 锚 杆 传统学说 组合梁理论 组合拱理论 围岩强度强化理论 刚性梁理论 近代学说 锚固平衡拱理论 最大水平应力理论
支
护 理 论
巷道围岩稳定性及控制技术
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标
对于煤层巷道而言，采动影响主要有两个方面，即本区段的采动影响 和相邻区段的残余采动影响。
① 本区段的采动影响：指因本
区段工作面回采引起的超前支 承压力的影响。在工作面的正 常推进过程中，由于采煤工作 面的大面积回采，工作面前方 煤体上形成了很大的超前支承 压力作用，这个超前支承压力 的影响是煤层巷道在整个服务 期间内围岩变形和破坏的主要 原因。
沿工作面推进方向的超前支承压力分布示意图
二、巷道围岩稳定性评价
（一）、巷道围岩稳定性影响因素分析及分类指标确定
超前支承压力的分布与工作面老顶运动状态密切相关，井下实测资料 表明，直接顶厚度与采高的比值 N可以反映老顶的来压强度，即在同样的 老顶条件下，N值越大，老顶来压强度越小；反之，老顶来压强度就越大。 因此，可以利用N来反映本区段超前支承压力的影响。
⑥ 1990~2000年，以螺纹钢锚杆为代表的锚杆加之长锚索得到了广泛应用；
⑦ 2000~至今，以高强、高预应力锚杆及锚索得到了广泛应用。
钢筋(或型钢)混凝土支架 少量的不支护巷道
三、巷道支护机理
高应力巷道围岩变形机理及控制技术研究
山西煤炭 Ｓ ＮＸＩ ＨＡ ＣＯＡ Ｌ
第３ 卷 １
第 ６期
两 帮应 力 集 中 区域 逐渐 减 小 ， 力集 中系数 明显 增 应
度 ， 加锚 固 区抵 抗 变 形 的能 力 ； 一 方 面通 过 大 增 另 幅度 提高 锚杆 的预 紧力 ， 强 锚杆 控 制 围岩 的早 期 增 扩 容 与离 层 的 能力 ， 大 限度 地保 持 锚 固煤 岩 体 的 最 完 整 性 和承 载 能力 ，避免 围岩产 生 较 大 的变形 ， 成
４ 结 束 语
１采用锚网索喷注联合支护技术 ， ） 在空间和时
间上 可 以采 用 交叉 作 业形 式 ， 为巷 道 的快 速 掘进 与 返修 奠 定 了基 础 ， 而大 大 提 高 了高应 力 巷 道 的掘 从
３ 工 程 实践
郓 城 矿 井 底 车 场 原 有 支 护 方 式 为 锚 杆 ＋锚 索
Ｓｕ ｐｐｏ ｔｎｇ Ｔｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｏ ｔ ｉ ｅ ａ ｒｉ ｃ ｌ ｇ ｆＲｅ ａ ｎ ｄ Ｒｏ ｄｗａ ｎ ｏ ｎ。ｅ ｐａ ｓｏ ｙ ｉ Ｂｒ ｋｅ ’ ｘ ｎ ｉ ｎ
Ｃｏ ｌＳ ａ ｓ ａ ｅ ｍ
ＱＩ ｉ ｈｏ Ｎ Ｈａ －ｚ ｎｇ
１ 高应 力巷 道 围岩破 坏机 理分 析 ． １
发生高应力劈裂现象。巷道经常突然来压 ， 普通的 刚性支护普遍破坏 ，锚杆支护在很多部位破断 ， 顶 板和两帮岩体 内部均可听到破裂声音 。 ４同一般软 （ ） 岩巷道相 比， 深井高应力巷道围岩变形多有如下特 点 ：首先是两帮煤岩体受挤压变形严重先破坏 ， 然
根据工程实际存在问题 ， 支护方案改进为锚网
喷索 ＋注浆联合支护 。实施顺序为： 网一喷浆一 锚 锚索～注浆 。锚 网：巷道采用 ２ ｍ×２ ０ ｍ ０ ｍ ０ ４ ｍ 的左旋高强度螺纹钢锚杆全断面支护 ， 锚杆 间排距
巷道围岩稳定性及控制技术PPT课件
01
围岩稳定性是指在巷道周围岩体 在一定条件下保持其完整性和稳 定性的能力。
02
围岩稳定性分析是评估巷道周围 岩体在各种因素影响下可能发生 的变形、破裂和失稳等行为，从 而为巷道支护和安全提供依据。
影响围岩稳定性的因素
01
02
03
04
地应力
地壳中的应力场对围岩稳定性 产生影响，包括原岩应力和构
造应力等。
性，降低工程成本。
技术先进
积极采用先进的支护技 术、材料和工艺，提高
支护效果。
环保节能
支护材料应尽量选择环保 、可回收利用的，减少对
环境的破坏和污染。
常用支护方式
木支护
以木材为材料，常用坑木、方 木或原木作为支柱和横梁。
金属支架
采用钢材制作，包括钢拱架、 梯形支架等。
混凝土支护
利用混凝土浇筑或喷射，形成 坚固的支护体。
锚杆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ护
通过在岩体中打入锚杆，利用 锚杆的锚固力来稳定围岩。
支护效果评估
定期监测
对巷道围岩支护进行定期监测，记录围岩变 形、位移等数据。
安全评估
根据监测结果，对巷道的安全状况进行评估， 及时发现潜在隐患。
数据分析
对监测数据进行整理、分析，评估支护效果 及围岩稳定性。
优化设计
根据监测和分析结果，对支护设计进行优化 改进，提高支护效果。
巷道围岩稳定性及控制技术ppt课 件
目 录
• 引言 • 巷道围岩稳定性分析 • 巷道围岩控制技术 • 工程实例分析 • 结论与展望 • 参考文献
01 引言
主题简介
巷道围岩稳定性
主要研究巷道周围岩石的稳定程 度，包括岩石的物理性质、应力 分布、位移变形等因素。
巷道围岩稳定性及控制技术
单根锚杆的锚固作用机理
三、巷道支护机理
根据以上基本方程，分别考虑有托盘锚杆和无托盘锚杆与围岩相
互作用的边界条件，利用MATHCAD软件解出锚杆表面的剪应力及锚
杆的轴向正应力分布： ① 无托盘锚杆轴向力学作用分析
无托盘锚杆表面剪应力分布
无托盘锚杆轴向正应力分布
单根锚杆的锚固作用机理
单根锚杆的锚固作用机理
(1) 锚杆轴向力学作用理论分析
三、巷道支护机理
为研究单根锚杆的轴向力学作用，从 锚杆中取出一个单元体来研究，根据单元 体的平衡条件：
锚杆本身的平衡条件：
锚杆结构及单元体受力分析示意图
对于以砂浆、速凝水泥或树脂作为锚固
剂的胶结式锚杆，粘结剪应力同锚杆杆 体与围岩之间的相对位移成正比 ：
② 有托盘锚杆轴向力学作用分析
三、巷道支护机理
锚杆表面预剪应力分布
锚杆轴向预应力分布
群锚系统的锚固作用机理
三、巷道支护机理
群体锚杆的支护作用不只是单根锚杆作用的简单线性叠加，而是一个 整体支护结构的作用。影响群体锚杆支护作用的一个最根本的客观因素是 巷道的围岩状态，在不同的巷道围岩状态下，锚杆支护具有不同的作用机 理。因此，分析群锚系统的锚固作用机理时应考虑与巷道的围岩状态相结 合，即研究在不同的围岩条件下，群锚系统是如何与围岩共同组成一个锚 固结构的，以及锚固结构是如何保持自身的稳定并且对其外围岩体发挥承 载作用的。 此外，理论研究的成果以及井下的实践均表明，护表构件以及预应力 是影响群体锚杆支护效果的两大关键因素，对于充分发挥群体锚杆支护系 统的主动、及时支护能力，提高巷道的支护质量具有十分重要的作用，因 此分析群体锚杆支护系统的护表构件效应以及预应力效应将是进一步研究 支护系统形成的锚固结构效应的一个前提，对于深入理解群体锚杆支护系 统的锚固作用机理具有十分重要的意义。