巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件

第八章巷道維護(hù)原理技術(shù)8.1無煤柱護(hù)巷8.1.1護(hù)巷煤柱的穩(wěn)定性留設(shè)煤柱一直是煤礦中傳統(tǒng)的護(hù)巷方法,傳統(tǒng)的留煤柱護(hù)巷方法是在上區(qū)段運(yùn)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)段平巷閉開固定支承壓力峰值區(qū)(圖8-1)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)第八章巷道維護(hù)原理1區(qū)段平巷雙巷掘進(jìn)和使用,技術(shù)管理簡(jiǎn)單,對(duì)通風(fēng)、運(yùn)輸、排水、安全都有力。但是,媒柱損失高達(dá)10%30%;且回風(fēng)巷受二次采動(dòng)影響,巷道維護(hù)困難,支護(hù)費(fèi)用高。煤柱支承壓力向底板傳播,不僅影響臨近煤層的開采和底板巷道的穩(wěn)定,還成為引發(fā)沖擊地壓的隱患。煤柱寬一般為10~30m中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)區(qū)段平巷雙巷掘進(jìn)和使用,技術(shù)管理簡(jiǎn)單,對(duì)通風(fēng)、21.煤柱的荷載(1)煤柱荷載的估算目前國(guó)內(nèi)外研究都認(rèn)為,護(hù)巷煤柱上的荷載,是由煤柱上覆巖層重量及煤柱一側(cè)或兩側(cè)采空區(qū)懸露巖層轉(zhuǎn)移到煤柱上的部分重量所引起的中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)1.煤柱的荷載3如圖8-2所示,一單位煤住長(zhǎng)度上的總載荷P為D-cotdP=(B+D)×H式中B-煤柱寬度,m;D采空區(qū)寬度,m;H一巷道埋深,m;δ-采空去上覆巖層跨落角上覆巖層平均體積力,kN/m。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)如圖8-2所示,一單位煤住長(zhǎng)度上的總載荷P為4煤柱單位面積的平均載荷即平均應(yīng)力:B+D)×H-D2cot/4y上述計(jì)算盡管經(jīng)過簡(jiǎn)化,以平面問題代替空間問題,以均質(zhì)的上覆巖層取代復(fù)雜的巖層賦存狀況,不考慮煤住邊緣部分會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中以及由于煤住邊緣部分破壞引起應(yīng)力向煤柱深部轉(zhuǎn)移,未涉及上覆巖層的移動(dòng)等。但迄今它仍為比較簡(jiǎn)單和實(shí)用的煤住載荷估算方法,并認(rèn)為平均應(yīng)是判斷煤柱載荷的重要參數(shù)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)煤柱單位面積的平均載荷即平均應(yīng)力:5(2)煤柱寬度的理論計(jì)算護(hù)巷煤柱寬度的理論計(jì)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。各種方法的基本點(diǎn)都認(rèn)為:煤柱的寬度必須保證煤柱的極限載荷σy不超過人它的極限強(qiáng)度R。煤柱的極限強(qiáng)度見7-5、7-6式,煤柱的寬度B計(jì)算式:10O/(B+D)xH-D2cob=R0.778+0200/(B+D)×H--Dcot=R1064+0.6分(2)煤柱寬度的理論計(jì)算62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)及鉛直應(yīng)力的分布假設(shè)采空區(qū)周圍的煤柱(體)處于彈塑性變形狀,煤柱的鉛直應(yīng)力σy的分布如圖8-3中1所示。σy隨著與采空去邊緣之間距離x的增大,按負(fù)指數(shù)曲線關(guān)系衰減。在高應(yīng)力作用下,從煤體(煤柱)邊緣到深部,都會(huì)出現(xiàn)塑性區(qū)(靠采空區(qū)側(cè)應(yīng)力低于原巖應(yīng)力的部分稱為破裂區(qū))、彈性區(qū)及原巖應(yīng)力區(qū)(圖8-3)。彈塑性變形狀態(tài)下,煤柱(體)的鉛直應(yīng)力σy的分布如圖8-3中2所示。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)2煤柱的應(yīng)力分布7煤柱(體)的承載能力,隨著遠(yuǎn)離煤體(煤柱)邊緣而明顯增長(zhǎng)。在距煤體(煤柱)邊緣一定寬度內(nèi),存在著煤柱(體)的承載能力與支承壓力處于極限平衡狀態(tài),運(yùn)用巖體的極限平衡理論,塑性區(qū)的寬度,即支承壓力峰值與煤體(煤柱)邊緣之間的距離x0為:mKyH+Ccot25f5(P,+Ccoto)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)煤柱(體)的承載能力,隨著遠(yuǎn)離煤體(煤柱)8式中K-應(yīng)力集中系數(shù)P1-支架對(duì)煤幫的阻力;m-煤層開采厚度;C-煤體的粘聚力q-煤體的內(nèi)摩擦角煤層與頂板接觸面的摩擦因數(shù)周應(yīng)力系數(shù)1+sinopq在生產(chǎn)實(shí)際中,x0的變化范圍為3~20m,一般為5~12m。應(yīng)力降低區(qū)寬度的變化范圍為2~7m,一般為3~5m。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)式中9(2)兩側(cè)采空煤柱的彈塑性變形區(qū)及鉛直應(yīng)力的分布兩側(cè)均以采空的煤柱,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①B2L時(shí)(圖8-4),煤柱中央的載荷為均勻分布,且為原巖應(yīng)力YH。由于煤柱邊緣應(yīng)力集中,煤柱從邊緣到中央,一般仍為破裂區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū),以及原巖應(yīng)力區(qū)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)(2)兩側(cè)采空煤柱的彈塑性變形區(qū)及鉛直應(yīng)力的分布10巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件11巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件12巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件13巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件14巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件15巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件16巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件17巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件18巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件19巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件20巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件21巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件22巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件23巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件24巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件25巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件26巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件27巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件28巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件29巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件30巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件31巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件32巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件33巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件34巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件35巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件36巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件37巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件38巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件39巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件40巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件41巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件42巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件43巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件44巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件45巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件46巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件47巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件48巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件49巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件50巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件51巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件52巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件53巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件54巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件55巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件56巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件57巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件58巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件59巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件60巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件61巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件62巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件63巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件64巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件65巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件66巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件67巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件68巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件69巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件70巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件71第八章巷道維護(hù)原理技術(shù)8.1無煤柱護(hù)巷8.1.1護(hù)巷煤柱的穩(wěn)定性留設(shè)煤柱一直是煤礦中傳統(tǒng)的護(hù)巷方法,傳統(tǒng)的留煤柱護(hù)巷方法是在上區(qū)段運(yùn)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)段平巷閉開固定支承壓力峰值區(qū)(圖8-1)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)第八章巷道維護(hù)原理72區(qū)段平巷雙巷掘進(jìn)和使用,技術(shù)管理簡(jiǎn)單,對(duì)通風(fēng)、運(yùn)輸、排水、安全都有力。但是,媒柱損失高達(dá)10%30%;且回風(fēng)巷受二次采動(dòng)影響,巷道維護(hù)困難,支護(hù)費(fèi)用高。煤柱支承壓力向底板傳播,不僅影響臨近煤層的開采和底板巷道的穩(wěn)定,還成為引發(fā)沖擊地壓的隱患。煤柱寬一般為10~30m中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)區(qū)段平巷雙巷掘進(jìn)和使用,技術(shù)管理簡(jiǎn)單,對(duì)通風(fēng)、731.煤柱的荷載(1)煤柱荷載的估算目前國(guó)內(nèi)外研究都認(rèn)為,護(hù)巷煤柱上的荷載,是由煤柱上覆巖層重量及煤柱一側(cè)或兩側(cè)采空區(qū)懸露巖層轉(zhuǎn)移到煤柱上的部分重量所引起的中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)1.煤柱的荷載74如圖8-2所示,一單位煤住長(zhǎng)度上的總載荷P為D-cotdP=(B+D)×H式中B-煤柱寬度,m;D采空區(qū)寬度,m;H一巷道埋深,m;δ-采空去上覆巖層跨落角上覆巖層平均體積力,kN/m。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)如圖8-2所示,一單位煤住長(zhǎng)度上的總載荷P為75煤柱單位面積的平均載荷即平均應(yīng)力:B+D)×H-D2cot/4y上述計(jì)算盡管經(jīng)過簡(jiǎn)化,以平面問題代替空間問題,以均質(zhì)的上覆巖層取代復(fù)雜的巖層賦存狀況,不考慮煤住邊緣部分會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中以及由于煤住邊緣部分破壞引起應(yīng)力向煤柱深部轉(zhuǎn)移,未涉及上覆巖層的移動(dòng)等。但迄今它仍為比較簡(jiǎn)單和實(shí)用的煤住載荷估算方法,并認(rèn)為平均應(yīng)是判斷煤柱載荷的重要參數(shù)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)煤柱單位面積的平均載荷即平均應(yīng)力:76(2)煤柱寬度的理論計(jì)算護(hù)巷煤柱寬度的理論計(jì)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。各種方法的基本點(diǎn)都認(rèn)為:煤柱的寬度必須保證煤柱的極限載荷σy不超過人它的極限強(qiáng)度R。煤柱的極限強(qiáng)度見7-5、7-6式,煤柱的寬度B計(jì)算式:10O/(B+D)xH-D2cob=R0.778+0200/(B+D)×H--Dcot=R1064+0.6分(2)煤柱寬度的理論計(jì)算772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)及鉛直應(yīng)力的分布假設(shè)采空區(qū)周圍的煤柱(體)處于彈塑性變形狀,煤柱的鉛直應(yīng)力σy的分布如圖8-3中1所示。σy隨著與采空去邊緣之間距離x的增大,按負(fù)指數(shù)曲線關(guān)系衰減。在高應(yīng)力作用下,從煤體(煤柱)邊緣到深部,都會(huì)出現(xiàn)塑性區(qū)(靠采空區(qū)側(cè)應(yīng)力低于原巖應(yīng)力的部分稱為破裂區(qū))、彈性區(qū)及原巖應(yīng)力區(qū)(圖8-3)。彈塑性變形狀態(tài)下,煤柱(體)的鉛直應(yīng)力σy的分布如圖8-3中2所示。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)2煤柱的應(yīng)力分布78煤柱(體)的承載能力,隨著遠(yuǎn)離煤體(煤柱)邊緣而明顯增長(zhǎng)。在距煤體(煤柱)邊緣一定寬度內(nèi),存在著煤柱(體)的承載能力與支承壓力處于極限平衡狀態(tài),運(yùn)用巖體的極限平衡理論,塑性區(qū)的寬度,即支承壓力峰值與煤體(煤柱)邊緣之間的距離x0為:mKyH+Ccot25f5(P,+Ccoto)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)煤柱(體)的承載能力,隨著遠(yuǎn)離煤體(煤柱)79式中K-應(yīng)力集中系數(shù)P1-支架對(duì)煤幫的阻力;m-煤層開采厚度;C-煤體的粘聚力q-煤體的內(nèi)摩擦角煤層與頂板接觸面的摩擦因數(shù)周應(yīng)力系數(shù)1+sinopq在生產(chǎn)實(shí)際中,x0的變化范圍為3~20m,一般為5~12m。應(yīng)力降低區(qū)寬度的變化范圍為2~7m,一般為3~5m。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)式中80(2)兩側(cè)采空煤柱的彈塑性變形區(qū)及鉛直應(yīng)力的分布兩側(cè)均以采空的煤柱,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①B2L時(shí)(圖8-4),煤柱中央的載荷為均勻分布,且為原巖應(yīng)力YH。由于煤柱邊緣應(yīng)力集中,煤柱從邊緣到中央,一般仍為破裂區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū),以及原巖應(yīng)力區(qū)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)(2)兩側(cè)采空煤柱的彈塑性變形區(qū)及鉛直應(yīng)力的分布81巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件82巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件83巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件84巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件85巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件86巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件87巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件88巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件89巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件90巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件91巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件92巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件93巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件94巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件95巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件96巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件97巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件98巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件99巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件100巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件101巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件102巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件103巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件104巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件105巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件106巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件107巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件108巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件109巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件110巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件111巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件112巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件113巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件114巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件115巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件116巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件117巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件118巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件119巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件120巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件121巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件122巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件123巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件124巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件125巷道維護(hù)原理和支護(hù)技術(shù)課件126巷道維護(hù)原理