第七章巷道支護(hù)

1、.第第7 7章章 巷道支護(hù)巷道支護(hù).本意章主要內(nèi)容本意章主要內(nèi)容p第第7 7章章 巷道支護(hù)巷道支護(hù) 第一節(jié)第一節(jié) 巷道圍巖壓力的概念巷道圍巖壓力的概念 第二節(jié)第二節(jié) 巷道支護(hù)及其材料巷道支護(hù)及其材料.第一節(jié) 巷道圍巖壓力的概念一、巷道圍巖壓力p 地下巖體在開挖以前，由于自重和構(gòu)造所引起的應(yīng)力是處于平衡狀態(tài)。p 當(dāng)開掘巷道或進(jìn)行回采工作時(shí)，破壞了原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)，就會(huì)引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布。p 表現(xiàn)為巷硐周圍煤、巖體產(chǎn)生移動(dòng)、變形甚至破壞，直到煤、巖體內(nèi)部形成一個(gè)新的應(yīng)力平衡狀態(tài)為止。p 在此過程中，巷道本身或安設(shè)在其中的支護(hù)物會(huì)受到各種力的作用。這種由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、

2、硐由于在地下煤巖中進(jìn)行采掘活動(dòng)而在井巷、硐室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的室及回采工作面周圍煤、巖體中和其中的支護(hù)物上所引起的力，力，就叫做“礦山壓力礦山壓力”。.第一節(jié) 巷道圍巖壓力的概念p 在礦山壓力的作用下，會(huì)引起各種力學(xué)現(xiàn)象，如頂板下沉，底板臌起，巷道變形后斷面縮小，巖體破壞散離甚至大面積冒落，煤被壓松產(chǎn)生片邦或突然拋出，支架嚴(yán)重變形或損壞，充填物被壓縮，以及大量巖層移動(dòng)地表塌陷等等。這些由于礦山壓力作用，使圍巖、煤體和各種人工支護(hù)物產(chǎn)生的種種力學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱為“礦山壓力顯現(xiàn)礦山壓力顯現(xiàn)”。p 圍巖膨脹、崩解體積增大而施加于支護(hù)上的壓力，稱為膨脹壓力。膨脹壓力與變形壓

3、力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹而引起的。從現(xiàn)象上看，屬于變形壓力范疇，但兩者的變形機(jī)制截然不同，前者是指與水發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，后者主要是圍巖應(yīng)力與結(jié)構(gòu)效應(yīng)。 .第一節(jié) 巷道圍巖壓力的概念二、影響巷道圍巖壓力的地質(zhì)因素p 影響圍巖壓力的因素很多，通?？煞譃榈刭|(zhì)、開采和支護(hù)等類，影響圍巖壓力的地質(zhì)因素有：原巖應(yīng)力狀態(tài)、圍巖力學(xué)性質(zhì)及巖體結(jié)構(gòu)等。p (1)原巖應(yīng)力狀態(tài)原巖應(yīng)力是引起圍巖變形、破壞的基本作用力。原巖應(yīng)力隨開采深度的增加而增長(zhǎng)。所以，隨采深的增加，巷道圍巖壓力會(huì)明顯增長(zhǎng)。原巖體中主應(yīng)力的大小和方向不同，對(duì)巷道的影響作用不同，也直接影響到圍巖壓力。p (2)圍巖力學(xué)性質(zhì)圍巖力學(xué)性質(zhì)是指它的

4、強(qiáng)度(包括抗壓、抗拉、抗剪等各種強(qiáng)度和粘聚力c、內(nèi)摩擦角等值)和變形性質(zhì)及其它力學(xué)屬性。不言而喻，強(qiáng)度小的巖體，圍巖壓力必然大，反之亦然。C、值大的巖體，其圍巖壓力小，反之亦然。其中的影響要較c大。巖體的變形性質(zhì)是指它的彈性、塑性和粘性。巖體的塑性變形和粘性流動(dòng)是影響圍巖壓力大小的重要因素，許多圍巖壓力較大的巷道，常常是由它引起的。 .第一節(jié) 巷道圍巖壓力的概念p (3)巖體結(jié)構(gòu) 當(dāng)結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)體強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖壓力的影響極大。通常巖體破壞首先從弱面開始，這是圍巖壓力在節(jié)理和層理等弱面發(fā)育區(qū)、破壞帶、斷層和褶皺區(qū)顯現(xiàn)強(qiáng)烈的重要原因。由于層狀巖體具有定向弱面，所以層狀巖體的走向和傾角也

5、與圍巖壓力密切相關(guān)。如果巖層走向與巷道軸向平行或夾角很小，則巖體結(jié)構(gòu)容易與巷道軸線形成不穩(wěn)定的松動(dòng)體，因而圍巖壓力大。水平巖層沿巷道側(cè)幫的穩(wěn)定性較好，因而幫壓較小，而頂壓較大。p (4)膨脹壓力的影響因素 影響膨脹壓力的因素主要有巖石的組成與膠結(jié)狀態(tài)，物理化學(xué)性質(zhì)，圍巖中水分的補(bǔ)給狀況，水與巖石的接觸條件，支護(hù)和充填層的可塑性等。.第一節(jié) 巷道圍巖壓力的概念三、巷道礦壓控制原理p巷道中的礦壓顯現(xiàn)是客觀的自然現(xiàn)象，除了一些特殊情況外，在采掘過程中企圖完全消除這種現(xiàn)象是不可能的。然而在掌握巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，以巖石力學(xué)理論為指導(dǎo)，有可能在不同程度上減輕礦壓顯現(xiàn)對(duì)巷道的危害，從而達(dá)到安全生產(chǎn)和

6、取得較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的目的，這是巷道礦壓控制的基本任務(wù)。 .第一節(jié) 巷道圍巖壓力的概念p巷道礦壓控制的三類方法及途徑： 第一類：巷道保護(hù) 第二類：巷道支護(hù) 第三類：巷道維護(hù)（維修） p目前所采用的各種礦壓控制方法，從其對(duì)付礦壓的原理來(lái)看不外“抗壓”、“讓壓”、“躲壓”、“移壓”等幾種 。.巷道礦壓控制基本原理及途徑巷道礦壓控制基本原理及途徑控制方法基本原理具體措施舉例主要優(yōu)缺點(diǎn)抵抗礦壓（抗壓）提高支架的支撐能力或支護(hù)密度，用加強(qiáng)支護(hù)的手段去抑制或減少圍巖移動(dòng)，增強(qiáng)巷道抗變形能力以對(duì)付礦壓的作用1.增大型鋼重量，提高支架承載能力2.增加支護(hù)密度3.充填支架背后空間巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間可不受限制

7、，但為此要消耗大量支護(hù)材料，支護(hù)勞動(dòng)量大，使開采費(fèi)用大幅度提高忍讓礦壓（讓壓）在采用適當(dāng)支護(hù)措施和保持支架本身不遭受嚴(yán)重破前提下，容忍圍巖產(chǎn)生一定變形，以釋放掉一些能量（也稱應(yīng)力釋放）1.采用有一定工作阻力的大可縮支架2.為巷道受壓收縮預(yù)留備用斷面3.容忍巷道底鼓然后進(jìn)行機(jī)械化起底可在一定程度上利用圍巖自承力，減輕支架受載，應(yīng)用得當(dāng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)維修護(hù)巷，對(duì)生產(chǎn)極為有利，但會(huì)增加支架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性或多支出掘進(jìn)與起底費(fèi)用躲避礦壓（躲壓）將巷道布置在應(yīng)力經(jīng)重新分布后巖體已處于卸載狀態(tài)的天然低應(yīng)力區(qū)，從時(shí)間上和空間上躲開高壓力的作用1.在煤體邊緣或煤體下放的低壓區(qū)內(nèi)布置巷道2.錯(cuò)過高壓作用的時(shí)間，等壓力充分

8、穩(wěn)定后再掘巷可在不同程度上減輕巷道受壓，有利于支護(hù)工作，但有時(shí)要多開一些輔助巷道（如聯(lián)絡(luò)眼等），或要求延遲掘進(jìn)時(shí)間，不利于采掘接替工作轉(zhuǎn)移礦壓（移壓）通過人為方法使巷道圍巖受到松動(dòng)，形成卸載槽孔或其他形式的卸載空間，迫使載荷轉(zhuǎn)移到離巷道較遠(yuǎn)的地點(diǎn)，達(dá)到減輕巷道受壓的目的1.在巷道或底板中形成卸載槽孔2.寬面掘進(jìn)或在巷旁故意留出卸載空間3.用跨采工作面使巷道得到卸載巷道布置地點(diǎn)及掘進(jìn)時(shí)間可不受限制，但要增加與采用卸載措施有關(guān)的額外費(fèi)用.第二節(jié) 巷道支護(hù)及其材料p傳統(tǒng)的巷道支護(hù)有木支護(hù)、料石及混凝土砌碹、礦工鋼支護(hù)、U型鋼支護(hù)。目前，廣泛采用的有錨桿支護(hù)以及噴射混凝土支護(hù)。p一、木材支架一、木材支

9、架 p二、二、料石和混凝土砌碹p三、金屬支架 ： 承載能力大，可多次復(fù)用， 儲(chǔ)運(yùn)方便，安裝容易及迅速等優(yōu)點(diǎn) 。料石支護(hù)的基本形狀 .金屬支架 .第二節(jié) 巷道支護(hù)及其材料 礦用工字鋼剛性支架 微拱形剛性金屬支架 礦用工字鋼梯形可縮性支架 U型鋼拱形可縮性支架 U型鋼梯形可縮性支架 四、錨桿支護(hù)p 1.普通圓鋼粘結(jié)式錨桿p 2可拉伸錨桿p 3高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度錨桿p 4管縫式錨桿p 5可切割錨桿和可回收錨桿p 6桁架錨桿p 7組合錨桿.第二節(jié) 巷道支護(hù)及其材料p 五、噴射混凝土支護(hù) 噴射混凝土支護(hù)是用噴射機(jī)將混凝土混合物噴射在巖石表面上硬化而成的一種支護(hù)。先將砂、石過篩，按配合比和水泥一同送入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，然后用礦車將拌合料運(yùn)送至工作面，經(jīng)上料機(jī)裝入以壓縮空氣為動(dòng)力的噴射機(jī)，在經(jīng)輸料管吹送到噴頭處與水混合后噴射在巖面上。p 六、錨噴支護(hù) 錨桿和噴射混凝土雖各有優(yōu)點(diǎn)，但也都有不足之處。錨噴聯(lián)合支護(hù)，恰能做到使二者取長(zhǎng)補(bǔ)短，互為補(bǔ)充，是一種性能更好的支護(hù)形式。錨桿與其穿過的巖體形成承載加固拱，噴射混凝土的作用則在于封閉圍巖，防止風(fēng)化剝