特大型煤矿深井巷道与硐室支护研究.ppt

特大型煤矿深井巷道与硐室支护研究 汇报人： 2009年5月 论文大纲 一、绪论 二、特大型煤矿深井巷道围岩力学特征及工程地质概况 三、深井巷道硐室破坏力源及机理分析 四、深井巷道锚网喷注(索)支护理论研究 五、工程应用 六、结论 论文大纲 一、绪论 二、特大型煤矿深井巷道围岩力学特征及工程地质概况 三、深井巷道硐室破坏力源及机理分析 四、深井巷道锚网喷注(索)支护理论研究 五、工程应用 六、结论 一、绪论 1 课题的提出 随着我国经济不断发展，对以煤炭为主的能源需求量不断增加。但我国煤炭浅部资源走向枯竭，被迫向深部转移。我国已有70%的煤矿开采深度超过600m，甚至超过1000m。深度加大，导致地质条件恶化，开采难度加大，生产成本急剧增加，给深部开采提出一系列严峻挑战。 本论文研究了深部应力复杂区准备巷道稳定性控制方法和途径。 一、绪论 2 国内外研究概况 1)国外研究概况 (1) 20世纪初发展起来的以海姆、郎金和金尼克为代表的古典压力理论认为，作用在支护结构上的压力是覆岩的重量γh。 (2) 以太沙基和普氏为代表的坍落拱理论认为，坍落拱的高度与地下工程跨度和围岩性质有关。 一、绪论 (3) 40年代以后，在支护的观念上产生了新突破，开始从“支架—围岩”相互作用的观点来研究支架的支护作用和围岩的稳定性，认识到围岩不仅是被动地支撑，而且本身也是一种天然的承载结构，在巷道支护中应尽可能地利用围岩自承能力。 (4) 20世纪60年代，奥地利工程师L.V.Rabcewicz提出一种新的施工方法，被称为新奥法。新奥法的核心是利用围岩的自承作用来支撑隧道，促使围岩本身变为支护结构的重要组成部分，使围岩与构筑的支护结构共同作用形成坚固的支撑环。 一、绪论 (5) 20世纪70年代，萨拉蒙等人提出了能量支护理论，认为支护结构与围岩相互作用，在变形过程中，围岩释放一部分能量，支架结构吸收一部分能量，但是总能量不变。因而，主张利用支护可缩性的特点，使支架自动调整围岩释放的能量和支护体吸收的能量。 (6) 前苏联学者提出了应力控制理论，基本原理是通过一定的技术手段改变巷道部分围岩的物理力学性质，从而改善围岩内的应力及能量分布，降低支承压力区围岩的承载能力，使支承压力向围岩深部转移，以此来提高围岩稳定性的一种方法。 一、绪论 2) 国内研究概况 (1) 20世纪60年代我国岩土工程专家陈宗基院士提出巷道的岩性转化理论，认为同样矿物成分、同样结构形态，在不同工程条件下，会产生不同的应力应变，形成不同的本构关系。 (2) 于学馥教授提出的轴变理论，认为巷道围岩破坏是由于应力超过岩体强度极限引起的，坍落改变巷道的轴比，导致应力重新分布。应力重新分布的特点是高应力下降，低应力上升，并向无拉应力和均匀分布方向发展，直到巷道围岩稳定。 一、绪论 (3) 冯豫、陆家梁、郑雨天、朱效嘉教授等人在新奥法的基础上提出的联合支护理论，认为对于巷道支护，一味强调支护刚度是不行的，要先柔后刚，先抗后让，柔让适度，稳定支护。 (4) 孙均、郑雨天和朱效嘉教授等人提出的锚喷一弧板支护理论，该理论的观点是：对软岩总是强调放压是不行的，放压到一定的程度要坚决顶住，采用高标号、高强度钢筋混凝土弧板作为联合支护理论中的刚性支护形式。 一、绪论 (5) 中国矿业大学董芳庭教授提出了松动圈支护理论，核心思想是：凡是坚硬围岩的裸体巷道，其围岩松动圈都接近于零，此时巷道围岩的弹塑性变形虽然存在，但并不需要支护。松动圈越大，收敛变形越大，支护难度就越大，支护的目的是防止围岩松动圈发展过程中的有害变形。 (6) 方祖烈教授提出的主次承载区支护理论认为：巷道开挖后，在围岩中形成拉压区域，压缩区域在巷道围岩深部，体现了围岩的自承能力，是维护巷道稳定的主承载区。 一、绪论 3 深部巷道围岩稳定性控制原则及方法 1）控制原则 解决深部巷道围岩稳定性控制问题，应掌握“三个方面”，处理好“三个关系”。 所谓 “三个方面”： 大稳定：开采范围内大的构造及区域应力场分布状况 中稳定：采区范围内采动应力场 小稳定：巷道工程岩体结构及工程特征 所谓 “三个关系”：三个稳定相互之间的关系 一、绪论 2）控制途径 (1) 掘前对围岩变形量进行预测，选择相关的支护形式 等参数； (2) 巷道