复杂困难巷道围岩控制原理教材课件

高等岩石力学第九讲：复杂困难巷道围岩控制原理2一、受采动影响巷道的围岩应力：

1、巷道围岩应力：弹性变形应力分布塑性变形应力分布采区巷道的围岩压力规律3

2、回采工作面周围支承压力分布：

工作面超前支承压力峰值一般在煤壁前4~8米，影响范围为40~50米。少数可达60~80米。应力集中系数为2.5~3。

工作面倾斜方向固定支承压力范围一般为15~30米。少数可达35~40米，峰值一般距煤壁15~20米，应力集中系数为2~3。

在拐角区要形成应力叠加，应力集中系数可达5~7。

4采空区工作面5

煤层拐角处叠加支承压力63、采动引起的底板应力分布：一侧采空两侧采空影响深度为1.5~2B影响深度为3～4B压力传递影响角一般为30~40度巷道支护理论新奥法（奥地利L.V.Rabcewich）能量支护理论（苏联M.D.Salamon）联合支护理论（陆家梁、郑雨天）松动圈支护理论（董方庭）主次承载区支护理论（方祖烈）关键部位加强支护理论（何满潮）围岩强度强化理论（侯朝炯）再造承载层理论1、新奥法围岩自身的承载能力与支护结构的相互作用，共同形成稳固的支撑整体。2、能量支护理论应力充分不会释放原岩内储存的部分能量，如果围岩释放的能量大于支护结构吸收的能量，巷道围岩变形，支护结构损毁。3、联合支护理论“先柔后刚，先让后抗，柔让适度，稳定支护”，多种方式的联合支护。4、松动圈支护理论支护结构载荷来自于松动圈自重载荷，松动圈岩石破碎变形释放的能量，深部围岩变形释放的能量，松动圈越大，支护越困难。5、主次承载区支护理论主承载区围岩承受一定的张拉和压缩，其主要支撑作用；次承载区巷道围岩经过加固后形成的承载区域，起辅助支撑作用。大断面巷道围岩加固技术。6、关键部位加强支护理论一次支护一柔性支护为主，对巷道卸压，二次支护一关键部位刚性支护为主，整体加固巷道围岩，控制巷道围岩继续变形，控制巷道围岩达到最大塑性承载力。7、围岩强度强化理论提高围岩强度，减小巷道围岩应力和采用合理的支护技术。巷道围岩控制的基本途径围岩控制的基本途径：通过合理有效的巷道支护提高围岩强度、减少岩体应力。支护技术围岩强度岩体应力强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

应力：在连续介质力学里，应力定义为单位面积所承受的作用力。

强度与应力的关系强度（界限值）岩块的强度：可承受压、剪或低值拉应力，以剪切破坏为主

岩体强度：介于结构面、岩快之间。满足无拉力准则（受拉处即破坏）

岩体结构面（1）如何提高围岩强度：巷道布置在稳定岩层中；布置锚杆，强化围岩强度（锚固体）；围岩注浆，提高岩体强度；封闭、疏干、防风化，防止围岩碎裂、强度降低。强度应力巷道支护方式分类（支护载荷，支护对象）被动支护（巷道金属支架）作用：给围岩提供支护阻力；使用高强度可缩金属支架，控制和适应围岩变形。主动支护（锚杆支护）

作用：强化围岩强度；围岩强度强化理论、高强（超高）强度锚杆、动态系统设计方法、高应力下的锚杆支护技术。

σ3σ3σ1σ1将锚固区域岩体作为锚固体，根据岩石的基本性质知道：岩石的三向抗压强度大于双向抗压强度，且随着围压的增加，岩石的强度提高。岩石σ1σ1σ3σ3三向应力在锚杆支护中的作用研究表明，围岩注浆加固可提高其强度和变形模量、根本改善围岩的变形规律。前苏联的研究资料表明，注浆后砂岩强度增加50%~70%，粉砂岩和泥质岩增加2~4倍，岩体中岩石强度的增大使支护载荷减小2/3~4/5。刷帮揭露帮部实际浆液扩散情况：顶板裂隙多平行于巷道走向（轴向），在一定条件下表层以张裂为主；两帮在同一岩层内裂隙以劈裂为主，在层面附近产生滑移，在层理面附近明显发生渗透性变化，使得环向渗透性明显小于轴向与径向。（2）如何减小岩体应力选择巷道布置位置从时间、空间上减少巷道承受支承压力影响；巷道布置在应力降低区；合理设计煤柱尺寸；减小最大水平应力的影响；巷道卸压：跨采卸压；开槽卸压；松动爆破卸压；卸压峒室卸压强度应力29煤柱的应力分布：一侧采空煤柱很宽煤柱较宽煤柱较窄形成：

Ⅰ——破裂区

Ⅱ——塑性区

Ⅲ——弹性区

Ⅳ——原始应力区

巷道一侧或两侧布置巷峒

巷道一侧布置巷硐后效果示意图31卸压巷硐卸压：

卸压巷硐位置巷道一侧——被保护巷变形减少70—90%；巷顶————被护巷移近量为原来1/7—1/12；宽面掘巷——矸石带填充，隔离，效果好。一侧卸压顶板卸压宽巷卸