深井高地应力巷道锚杆支护成套技术讲述.ppt

目 录 一、国内深部开采现状 二、深部巷道支护研究现状 三、深井巷道锚杆支护成套技术内容 四、应用与效果 五、经济与社会效益 六、主要结论与建议 一、国内深部开采现状 我国煤矿开采深度以8-12m/年的速度增加，东部矿井10-25m/年。 国有重点煤矿，开采深度达1000m深矿井有数十处，最大采深超过1300m。 主要分布在新汶、淄博、开滦、北票、沈阳、徐州、淮南、长广等矿区。 1980年平均开采深度288m，1995年428.83m，2000年以后超过了500m。 一、国内深部开采现状 随着煤炭科学技术进步，矿山现代化促进了生产的高产高效，进一步加速矿井深度的增加。 浅矿井数目大为减少，中深矿井数目明显增加，深矿井将成倍增加，并将出现更多的特深矿井。 预计在未来20年我国很多煤矿将进入到1000-1500m的开采深度。 一、国内深部开采现状 高地应力：垂直应力明显增大；深部岩体形成历史久远，构造应力场复杂，应力高。 高地温：地温梯度30-50°C/km。热胀冷缩，温度变化1 °产生0.4-0.5 MPa应力变化。 高岩溶水压：地应力与地温升高，岩溶水压升高，矿井突水严重。 开采扰动：高地应力下，采动影响强烈，地压大，破坏严重。 一、国内深部开采现状 深部岩体的脆弱-塑性转化 在不同围压下岩石表现出不同的特性。在较 低围压 下脆性，在高围压下转化为塑性。 深部岩体的流变特性 在深部高应力作用下，岩石具有较强的时间效应，表现为明显的流变或蠕变。 深部岩体的扩容特性 在大偏应力下岩石内部节理、裂隙、裂纹张开，出现新裂纹导致岩石体积增大，扩容膨胀。 一、国内深部开采现状 矿山工程垮落、冒顶发生频率增加 矿井深度增大，围岩应力高于围岩强度，增大围岩的失稳性和支护难度。极易导致顶板垮落，出现事故。 冲击地压与煤岩突出灾害明显加剧 随着矿井深度增大，煤岩体应力加大，冲击地压发生的频率、强度和规模随之增加。 矿压显现强烈，巷道变形量明显增大，给矿山生产系统安全运行带来严重问题 二、深部巷道支护研究现状 （一） 深部巷道变形特点 巷道围岩变形的时间效应。围岩变形量大，有明显的时间性。初期来压快、变形显著，不采取有效支护措施，极易发生冒顶、片帮。即使围岩变形稳定后，围岩还以一定速度长期处于流变状态。 巷道围岩变形的空间效应。巷道来压方向多表现为四周来压。不仅顶板、两帮发生显著变形和破坏，底板也出现强烈变形和破坏，如不对底板采取有效控制措施，则强烈底臌会加剧两帮和顶板的变形和破坏。 二、深部巷道支护研究现状  （一） 深部巷道变形特点 巷道围岩变形的易受扰动性。围岩变形对应力的变化非常敏感，受震动、邻近巷道掘进或回采工作面采动影响后，围岩变形和破坏均有明显增加。围岩的稳定性与巷道断面形状、施工工艺等因素都有关系。 巷道围岩变形的冲击性。在有冲击倾向的巷道中，围岩变形有时并不是连续的、逐渐变化的，而是突然剧烈增加，导致断面迅速缩小，具有强烈的冲击性。 二、深井巷道支护研究现状  （二） 深部巷道支护理论 新奥法支护理论 煤炭行业结合自身特点，完善和发展了新奥法：采用光面爆破；早强喷射混凝土及时封闭巷道周边，实施密贴支护；采用锚喷支护，主动加固围岩，提高其自承能力，在围岩内形成承载圈；实施二次支护；对破碎围岩实施注浆加固；实施动态设计和动态施工等。 联合支护理论 二、深井巷道支护研究现状  （二） 深部巷道支护理论 对深部巷道，只提高支护刚度难以有效控制围岩变形，要先柔后刚，先让后抗，柔让适度，稳定支护。但随着巷道条件变差，该理论受到挑战，有些巷道采用联合支护并不有效，多次维修，围岩变形一直不能稳定。 二次支护理论 对深部大变形巷道，应实施二次支护。一次支护在保证围岩稳定的条件下允许有一定变形，释放压力；在合适的时间进行二次支护，保持巷道的长期稳定。 二、深井巷道支护研究现状  （三） 深部巷道支护技术 锚杆锚喷支护 锚杆锚喷支护性能优越，比较适合深部巷道支护。但必须选择合理的支护形式与参数，才能取得较好效果。 U型钢可缩性支架 U型钢具有较好的断面形状和几何参数，型钢搭接后易于收缩，支架设计合理，使用正确，能获得较好的力学性能。支架结构分不封闭和封闭。但U型钢支架毕竟是一种被动支护形式，而且支护费用高，施工比较困难。 二、深井巷道支护研究现状  （三） 深部巷道支护技术 注浆加固 注浆将破碎岩体固结，改善围岩结构，提高围岩强度，增加自身承载能力。水泥─水玻璃、高分子材料。注浆加固适于破碎围岩，且与其它支护方法联合使用。 联合支护 两种或两种以上支护方式联合支护。如能充分发挥每种支护方式性能，优势互补，