動(dòng)壓巷道圍巖控制理論

動(dòng)壓巷道圍巖穩(wěn)定理論

與控制技術(shù)研究

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)柏建彪（博士、教授）（，）1主要內(nèi)容1

概述2

巷道圍巖塑性區(qū)分布3

巷道圍巖不均勻整體下沉和局部上升4

沿空掘巷圍巖大、小結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性原理5

動(dòng)壓巷道底鼓機(jī)理6巷道圍巖控制的基本途徑21

概述動(dòng)壓巷道：受采動(dòng)支承應(yīng)力作用的巷道。1.1現(xiàn)狀占煤礦巷道80％以上。圍巖松軟，地應(yīng)力大，維護(hù)十分困難。31

概述1.2巖性和應(yīng)力特征

巖性：分層性質(zhì)顯著，強(qiáng)度?。ㄌ貏e兩幫）。應(yīng)力：側(cè)向支承應(yīng)力，超前支承應(yīng)力一次、多次采動(dòng)影響應(yīng)力集中系數(shù)2～8。41

概述1.3重要性制約礦井高產(chǎn)高效和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，威脅礦井安全。礦井開(kāi)采理論和技術(shù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。52

巷道圍巖塑性區(qū)分布62

巷道圍巖塑性區(qū)分布73巷道圍巖不均勻整體下沉和局部上升

大面積開(kāi)采，采動(dòng)支承壓力和不同護(hù)巷方式引起。

相似材料模擬試驗(yàn)結(jié)果u1、u2、u3、u4、u5――下沉曲線(xiàn)D1、D2、D3――破斷曲線(xiàn)83巷道圍巖不均勻整體下沉和局部上升

94曬沿空雙巷道教圍巖聞大、爆小結(jié)誼構(gòu)穩(wěn)鬧定性砌原理大、銜小結(jié)階構(gòu)概香念大結(jié)相構(gòu)：拘包括曠直接讓頂（規(guī)頂煤畏）、夠老頂贊及其塞上載懲荷巖魚(yú)層的強(qiáng)結(jié)構(gòu)叉。條小外結(jié)構(gòu)敢：錨蒙桿支圓護(hù)與浪圍巖暗形成榆的錨訪固體貍。104友沿空建巷道監(jiān)圍巖錢(qián)大、擔(dān)小結(jié)苗構(gòu)穩(wěn)餃定性宋原理大結(jié)皺構(gòu)的爛穩(wěn)定曾性分去析沿空熊掘巷脖與上艱覆巖滑層的鄙結(jié)構(gòu)失關(guān)系114疤沿空乒掘巷修圍巖灑大、銜小結(jié)惕構(gòu)穩(wěn)股定性墨原理M’偉－關(guān)怎鍵塊棟B的雙回轉(zhuǎn)浪力矩特；漁M籌－本蟻工作乓面老箱頂巖己層斷蘇裂，高巖塊某A的點(diǎn)回轉(zhuǎn)爭(zhēng)力矩124似沿空掙掘巷篩圍巖蹲大、插小結(jié)耍構(gòu)穩(wěn)無(wú)定性古原理三角蒸塊受贊力分滅析圖134胸沿空獨(dú)掘巷設(shè)圍巖擇大、篩小結(jié)境構(gòu)穩(wěn)煮定性曉原理三角索塊結(jié)殿構(gòu)失侄穩(wěn)的控方式射主要倍有2車(chē)種，屈即滑忽落失之穩(wěn)和錫轉(zhuǎn)動(dòng)賄失穩(wěn)塊?；浒》€(wěn)定儲(chǔ)性系唐數(shù)K1；轉(zhuǎn)近動(dòng)穩(wěn)烤定性關(guān)系數(shù)K2，即糠:144侍沿空登掘巷談圍巖揪大、宜小結(jié)褲構(gòu)穩(wěn)枕定性神原理掘巷重前、疫掘巷花后：膜三角俱塊結(jié)鍬構(gòu)均活保持戶(hù)穩(wěn)定嘴。采動(dòng)糾影響哄期間忌：三爸角塊錦結(jié)構(gòu)閉的回佩轉(zhuǎn)下弊沉是攔沿空召巷道笑圍巖扒大變溉形的逼主要米原因煤之一莊；隨而采高塌增加配，沿斑空掘膜巷維咳護(hù)難拳度增鼓加，觸大采默深時(shí)炭應(yīng)防來(lái)止發(fā)萌生回件轉(zhuǎn)失陪穩(wěn)，伙在煤被軟、衫大采檔深時(shí)屑應(yīng)防葵止發(fā)何生滑罪落失牛穩(wěn)。15小結(jié)向構(gòu)的正穩(wěn)定昌性分協(xié)析1）喂沿空致側(cè)護(hù)脖巷窄調(diào)煤柱特的寬嚼度式中悼：x1－因川上區(qū)利段工腸作面禁開(kāi)采胡而在姨下區(qū)甘段沿抓空掘擴(kuò)巷窄弊煤柱扛中產(chǎn)繭生的臣破碎嫁區(qū)，鬼其寬許度為盛：x2—級(jí)—弟巷道裕窄煤苗柱一育幫錨陽(yáng)桿有燙效長(zhǎng)復(fù)度，買(mǎi)再增南加1阻5胸％富顆裕系揉數(shù)，除m；x3關(guān)——征增加因的煤慚柱穩(wěn)亞定性富系數(shù)旨，合按0漆.2殺（x2拿+x3濱）計(jì)慢算162)覺(jué)強(qiáng)蹤蝶化圍邪巖強(qiáng)槍度，眠確度倆錨桿茶支護(hù)亭強(qiáng)度強(qiáng)化綱圍巖侄強(qiáng)度對(duì)后能卷在大阻結(jié)構(gòu)委回轉(zhuǎn)晃下沉們影響岔下保卷持圍仇巖穩(wěn)渾定，浴保證狗足夠犁的錨屆桿初籃錨力餓與支加護(hù)強(qiáng)圓度。3）蹄綜放湖兩道奮圍巖古變形貞規(guī)律巷道立圍巖原變形四量對(duì)蒸比表序?qū)Ρ软?xiàng)目實(shí)體煤巷道沿空掘巷1頂板、兩幫變形110~152回采期間與掘巷期間圍巖變形比值1.2~1.55~63兩幫變形與頂?shù)装遄冃伪戎?2~2.517掘巷垃期間袖綜放衰沿空屬掘巷棗支護(hù)孔效果18工作蠶面前趙方10父m處支量護(hù)效稍果實(shí)忽照?qǐng)D195墻動(dòng)壓吩巷道郵底鼓襖機(jī)理5.半1遍機(jī)丹理巷道嬸兩幫劣下沉叔引起倡底鼓葛。兩狡幫下鴉沉、伙底角黑破壞恐，水吊平應(yīng)霉力擠糧壓，維底板漆淺部質(zhì)鼓起急，頂句板下書(shū)沉、攪離層惰。（a隨）國(guó)（b兩）兩幫梳下沉反與底直鼓關(guān)池系（a舞）—春—東把龐礦丈（中擠硬巖面）；收（b委）—微—黃遼塘嶺俗礦（耽軟巖粗）20圖3但巷道抱底板得深基誓點(diǎn)位圾移圖4霸巷道物底板夜垂直枝位移No丹——任垂直使位移今為零拉；N—想—零糟應(yīng)變椅點(diǎn)權(quán)臺(tái)徐礦現(xiàn)杏場(chǎng)實(shí)直測(cè)淺部蛾鼓起師，深余部下洞沉；某與采吼煤工是作面風(fēng)距離例不同筍而變柴化。21（1紀(jì)）力英學(xué)計(jì)并算Q(y)較作用何下M點(diǎn)的批位移根據(jù)煤彈性膨力學(xué)陵理論慶，平淡面應(yīng)蚊變條針件下攀的半隱無(wú)限營(yíng)平面飾體，Q(y)dy載荷溫作用簡(jiǎn)下M點(diǎn)的侄垂直約位移武分量再dux力學(xué)其計(jì)算望簡(jiǎn)圖22Q(y)撲作用寺下，M點(diǎn)的缺垂直史位移ux等于耗上式魄在[a,泥b]區(qū)介間上墻的積某分。23（2痕）煤畫(huà)柱巷飄道底程板等稠效載跌荷分裕布煤柱思巷道大底板象等效籌載荷宣分布戀簡(jiǎn)所化的隱載荷械分布24（3區(qū)）底昌板中比心線(xiàn)剛上的這垂直黃位移各區(qū)詢(xún)段分喂布載誓荷在隊(duì)巷道渣底板中心金線(xiàn)上味引起氧的垂渠直位節(jié)移巷道擠底板玩中心蒙線(xiàn)上總的仁垂直鞋位移255.睜2帶加固屋兩幫厚和底殿角控隆制巷跑道底便鼓（1姿）質(zhì)錨桿控加固（柳便新煤村礦）26試驗(yàn)編號(hào)巷道表面移近量／mmⅠ、Ⅱ項(xiàng)試驗(yàn)與Ⅲ對(duì)比頂?shù)装鍍蓭鸵平繙p少值／mm移近量減少百分?jǐn)?shù)／%頂?shù)装鍍蓭晚數(shù)装鍍蓭廷?7426458631461.054.3Ⅱ2759068548871.484.4Ⅲ960578

試驗(yàn)豪效果朋對(duì)比27（2趕）介注漿批加固權(quán)臺(tái)站礦注違漿孔怠布置注漿倘孔布眠置注漿序材料壯、工托藝、今費(fèi)用材料嬌：ZK啄D高水廈速凝宏材料爺，水鍛灰比1.問(wèn)8摟1注漿預(yù)壓力龜：0.斑1露~頓0.牲15MP慘a材料叛費(fèi)用濫：13蹤蝶.8鋪3元/m28注漿問(wèn)效果權(quán)臺(tái)賺礦注彎漿前冊(cè)、后蹈對(duì)比對(duì)比項(xiàng)目巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD（%）鉆孔測(cè)定強(qiáng)度（MPa）注漿前9.114.7注漿后96.722.5注與不注漿段對(duì)比底鼓量（mm）兩幫移近量（mm）不注漿538651注漿144151顯德料汪礦阻注漿皆效果29（1螺）催錨桿犬加固濾頂角FL鞏AC滴計(jì)算頂板培下沉或量減朝少4合2%底鼓繡量減凈少1射4%（2老）培錨桿相加固濁兩幫走及底母角、擦頂角有顯歌著降慰低圍采巖移村近量烏效果當(dāng)加模固幫哲、底洋角不每能滿(mǎn)起足需膝要時(shí)續(xù)，可畏增加論頂角報(bào)加固5.后3啊加些固巷鋒道其亂它部滿(mǎn)位控理制底乳鼓306巷道鄉(xiāng)豐圍巖俱控制拳的基遷本途尖徑6.胃1狡影醒響巷籍道圍沸巖穩(wěn)嫩定性份的三馬大因局素圍巖蹤蝶強(qiáng)度免、巖些體應(yīng)油力、淺支護(hù)句技術(shù)1）堡前蘇臺(tái)聯(lián)阿疫爾達(dá)端曉夫拴、巴禁仁根辰據(jù)巷磁道垂艷直應(yīng)爽力γ歪H與蠟底板壓?jiǎn)屋S買(mǎi)抗壓梁強(qiáng)度鞋R的疑比值失作為鴉判斷鄙巷道哥是否境底鼓守的準(zhǔn)貼則：穩(wěn)定中的（孔不底魯鼓）底：中等圍穩(wěn)定童（有劣底鼓寒）：不穩(wěn)遇定（性強(qiáng)烈列底鼓滋）：>0避.6312）我體校鄒壟喜正頌教授融根據(jù)季圍巖詢(xún)強(qiáng)度急與巖虜體應(yīng)婦力對(duì)帝我國(guó)釘?shù)V井映巷道塵的極們限深需度提粥出的西見(jiàn)解巖。圍巖單軸抗壓強(qiáng)度／MPa巷道極限深度／m<2015020～30300～40030～60650～750>60>1000中國(guó)尚礦業(yè)劫大學(xué)材（北朽京）當(dāng)何滿(mǎn)坐朝教僵授通份過(guò)對(duì)創(chuàng)深部終巷道秩穩(wěn)定伐性研她究、央根據(jù)飄巷道禍維護(hù)岡難度咽分類(lèi)樸提出紐奉了不陸同巖倒層的氏極限疼深度揉。3）踢支護(hù)輸技術(shù)從軸惕對(duì)稱(chēng)擁圓巷功的彈怨塑性豪分析朋——喝卡斯逼特納鴿方程淹中可端以看遙出：喝由于旨支護(hù)者反力哄P的飲作用喘，加己大了慨塑性虧區(qū)應(yīng)搜力而腐減小藥了塑呢性區(qū)鄰半徑搖。326.工2卻基丹本途毒徑（1死）提低高圍貍巖強(qiáng)冷度布置挎在穩(wěn)蓮定巖門(mén)層中英；布門(mén)置錨努桿，狗強(qiáng)化晴圍巖前強(qiáng)度療；圍麻巖注賣(mài)漿，縮慧提高淹巖體竹強(qiáng)度篩；封晌閉、賴(lài)疏干僵、防誕風(fēng)化伍，防捎止圍頂巖碎麥裂、浸強(qiáng)度振降低（2醉）減辯小巖浩體應(yīng)悅力合理誤布置港巷道駛：時(shí)疲間、傭空間霉上減乘少巷獸道承料受支桂承壓亂力影襯響，險(xiǎn)巷道常布置禿在應(yīng)球力降蛇低區(qū)泛；合須理設(shè)確計(jì)煤晝柱尺在寸；叮考慮染最大稿水平湖應(yīng)力怒的影破響巷道惰卸壓繡：跨沾采進(jìn)拾行巷怪道卸袍壓；半開(kāi)槽烈卸壓螞；震淡動(dòng)爆皺破卸吧壓；釀布置池卸壓遭峒室斤卸壓336.按2?；虮就局x徑（3掌）巷多道支娛護(hù)巷道插金屬慢支架作用啊：給雪圍巖苦提供貝支護(hù)約阻力欲；當(dāng)酒前注諒意：獻(xiàn)可縮裂性支歲架的中使用顯界限合、連釀接件術(shù)、礦吐工鋼寸可縮指支架陶、支神架壁姨后密差實(shí)。錨桿勻支護(hù)作用驢：強(qiáng)染化圍矛巖強(qiáng)寨度；當(dāng)圍巖搜強(qiáng)度手強(qiáng)化沒(méi)理論吊、高牛強(qiáng)（羞超高侄）強(qiáng)宜度錨睡桿、搖設(shè)計(jì)襲方法轎、復(fù)躲雜條共件下億的錨則桿支結(jié)護(hù)、笑桁架工錨桿遺支護(hù)炭。346.錄3韻巷陜道布迅置（1?。├C巷道奧布置從巷寧道圍饑巖穩(wěn)勉定角算度來(lái)勤談布移置。夠要保泥持圍壞巖穩(wěn)辱定，庭布置吃巷道纖時(shí)應(yīng)藏考慮蕩圍巖向強(qiáng)度梁與巖粉體應(yīng)賠力。356.雖3告巷翅道布連置采動(dòng)姻引起珍的應(yīng)是力重雹新分文布已采牢區(qū)及稻其兩偏側(cè)煤仔柱的掛應(yīng)力郵分布Ⅰ－幕－冒者落帶父；Ⅱ孟－裂忘隙帶金；Ⅲ春－彎承曲下里沉帶倚；A－字原始議應(yīng)力痕區(qū)；和B1、B2－應(yīng)獵力增匪高區(qū)狼、C帽－應(yīng)芽力降舊低區(qū)斗；D獨(dú)－應(yīng)嬸力穩(wěn)唯定區(qū)36留區(qū)擾段煤匹柱時(shí)賽回采笛空間束垂直賤應(yīng)力虹等值嘗線(xiàn)分哲布37煤體賽與采憲空區(qū)叨交界莊處底室板垂簽直應(yīng)雅力等帽值線(xiàn)棚分布γ－記上覆粘巖層美容重屯；H堂－埋裂藏深旱度：偉φ－牛底板坡巖石獵應(yīng)力平升高給區(qū)的世擴(kuò)展云影響麥角；咬Z－率被跨總巷道營(yíng)與上撕部回堅(jiān)采煤傘層間結(jié)的法漠線(xiàn)距蘆；X蜓-被告跨巷鞭道與單上部抬回采畫(huà)煤柱貞邊緣犁的水掉平距38煤柱看下方筑底板秒垂直詞應(yīng)力豪等值驕線(xiàn)分刺布（煤租柱載碰荷均去布，張應(yīng)力是集中墻系數(shù)慕為3腰）在應(yīng)倡力重搞新分某布下劍，從爆時(shí)間酷和空療間上丸保證顫布置嗓的巷艱道圍酬巖穩(wěn)伸定、零維護(hù)噸費(fèi)用扣低。39（2道）巷劫道布表置的謀原則1）嗽空間習(xí)上盡許量避酒免支況承壓闊力的肝強(qiáng)烈米影響食、疊懼加影仿響和豪多次而影響灶；時(shí)返間上敵盡量多縮短香支承離壓力總影響丟時(shí)間扭。2）隊(duì)巷道鑄布置雪在應(yīng)樹(shù)力降縣低區(qū)品或原旁巖應(yīng)篇力區(qū)秋。3）弓采用拉無(wú)煤依柱開(kāi)遇采，匹必須腳留煤婦柱時(shí)哲在保搬證煤位柱穩(wěn)狡定的笛條件歪盡可撇能小駐。4）動(dòng)如果魚(yú)需要領(lǐng)留煤筆桂保隊(duì)護(hù)巷椒道，端所留煮護(hù)巷廳煤柱筐尺寸魄應(yīng)使矩巷道憐不受者支承益壓力滲影響酬或影汁響較龜小。5）鞏避免套在煤磁柱上維、下渾方布疏置巷邪道。池合理留選擇拍底板夠巖巷壁與煤錘柱邊籠緣的欄水平糖距離清X(qián)、王與煤重層垂電直距配離Z獸。6）海在圍央巖受所采動(dòng)摧影響膽穩(wěn)定組后再慮掘巷煤道。7）鋤巷道棒軸線(xiàn)悄方向奮盡量和與最仆大水遇平主棟應(yīng)力陣方向圍平行隸，避盞免與融之垂購(gòu)直。40注漿晌材料（1謎）材脈料類(lèi)叫別化學(xué)傍類(lèi)：勇丙烯習(xí)酰胺額類(lèi)、反聚氨徐脂類(lèi)水泥柳類(lèi)：影單液女水泥字漿；豆水泥赴、水誰(shuí)玻璃均雙液胖漿；ZK潔D高笑水速似凝材誘料（遼雙液恢或單仗液）6.趣4惡注病漿加版固圍創(chuàng)巖41結(jié)晶乞水體拴積比顛占連81速.6括%均，再膛吸附顯大量全水，歌水體妖積比蝦達(dá)到宜9兄0秋%（婆重量至比稀2.道5:倒1）裕。速凝飼早強(qiáng)打，水向灰比步高；夫結(jié)石蓋率高蒸（1面00眨%邊），奇不淅擇水，技強(qiáng)度哄高;氣當(dāng)憤水灰痛比1豈.5陡:1翅時(shí)，消ZK懸D強(qiáng)文度9康.5叛~1歇4.洲0M螺Pa媽?zhuān)凰嗄酀{倚淅水乖率6墊5%予，強(qiáng)城度4依MP怪a；子固結(jié)拘體塑柏性好掘，高檢水條涂件下胡微膨斑脹；虜空氣感中易怎風(fēng)化雪失水演（注懷入巖四體、擾水中賠、或壤密封控，防亡風(fēng)化艱）（2撓）Z狠KD遞高水割速凝禾材料機(jī)理刑：硫撤鋁酸迷鹽水?huà)鹉嗍旎?、甩石灰芹、石線(xiàn)膏、純?nèi)舾删N添劈燕加劑花水化臟生成齊鈣礬望石42漿體獅流動(dòng)調(diào)性參漠?dāng)?shù)與朗水用繩量關(guān)釀系曲勉線(xiàn)1—址—主蠢料漿W－0；2—控—配讀料漿W－0；3—六—主羅料漿W－p；4—跟—配誓料漿W－p43水泥挎漿液紅和高盈水材蠅料的魔性質(zhì)賺與水煩灰比眉的關(guān)承系44單軸忌條件駛下固譯結(jié)體恒試塊筆變形女曲線(xiàn)45不同穩(wěn)圍壓卻條件總下固訪結(jié)體捕應(yīng)力思應(yīng)變錫曲線(xiàn)1．吸2．乎3．促4．擋5－布分別堪代表識(shí)圍壓揉為0.躬13些、0贏.2計(jì)6、蒸0.騾38免、0途.5篇0、命0.市75左MP手a時(shí)銳的曲玩線(xiàn)461）糧圍巖跨松軟層破碎仁、隨椅掘隨奧冒時(shí)泛使用雁；2）晝超前保迎頭豬鉆孔替注漿貫；3）稀地應(yīng)蜜力特聯(lián)別大沸時(shí)難零以注鵝入。注漿糞時(shí)機(jī)（1閣）超響前注凍漿471）效注塊漿滯景后時(shí)閑間圍巖本裂隙丑發(fā)展牛變慢潔前后縣或進(jìn)需入掘尖后穩(wěn)跳