巷道维护原理和支护技术课件

第八章巷道维护原理技术8.1无煤柱护巷8.1.1护巷煤柱的稳定性留设煤柱一直是煤矿中传统的护巷方法,传统的留煤柱护巷方法是在上区段运输平巷和下区段回风平巷之间留设一定宽度的煤柱,使下区段平巷闭开固定支承压力峰值区(图8-1)。中国矿业大学(北京)第八章巷道维护原理1区段平巷双巷掘进和使用,技术管理简单,对通风、运输、排水、安全都有力。但是,媒柱损失高达10%30%;且回风巷受二次采动影响,巷道维护困难,支护费用高。煤柱支承压力向底板传播,不仅影响临近煤层的开采和底板巷道的稳定,还成为引发冲击地压的隐患。煤柱宽一般为10~30m中国矿业大学(北京)区段平巷双巷掘进和使用,技术管理简单,对通风、21.煤柱的荷载(1)煤柱荷载的估算目前国内外研究都认为,护巷煤柱上的荷载,是由煤柱上覆岩层重量及煤柱一侧或两侧采空区悬露岩层转移到煤柱上的部分重量所引起的中国矿业大学(北京)1.煤柱的荷载3如图8-2所示,一单位煤住长度上的总载荷P为D-cotdP=(B+D)×H式中B-煤柱宽度,m;D采空区宽度,m;H一巷道埋深,m;δ-采空去上覆岩层跨落角上覆岩层平均体积力,kN/m。中国矿业大学(北京)如图8-2所示,一单位煤住长度上的总载荷P为4煤柱单位面积的平均载荷即平均应力:B+D)×H-D2cot/4y上述计算尽管经过简化,以平面问题代替空间问题,以均质的上覆岩层取代复杂的岩层赋存状况,不考虑煤住边缘部分会产生应力集中以及由于煤住边缘部分破坏引起应力向煤柱深部转移,未涉及上覆岩层的移动等。但迄今它仍为比较简单和实用的煤住载荷估算方法,并认为平均应是判断煤柱载荷的重要参数。中国矿业大学(北京)煤柱单位面积的平均载荷即平均应力:5(2)煤柱宽度的理论计算护巷煤柱宽度的理论计算有按煤柱的允许应力,煤柱能承受的极限载荷,以及按煤柱应力分布等多种方法。各种方法的基本点都认为:煤柱的宽度必须保证煤柱的极限载荷σy不超过人它的极限强度R。煤柱的极限强度见7-5、7-6式,煤柱的宽度B计算式:10O/(B+D)xH-D2cob=R0.778+0200/(B+D)×H--Dcot=R1064+0.6分(2)煤柱宽度的理论计算62煤柱的应力分布(1)一侧采空煤柱(体)的弹塑性变形区及铅直应力的分布假设采空区周围的煤柱(体)处于弹塑性变形状,煤柱的铅直应力σy的分布如图8-3中1所示。σy随着与采空去边缘之间距离x的增大,按负指数曲线关系衰减。在高应力作用下,从煤体(煤柱)边缘到深部,都会出现塑性区(靠采空区侧应力低于原岩应力的部分称为破裂区)、弹性区及原岩应力区(图8-3)。弹塑性变形状态下,煤柱(体)的铅直应力σy的分布如图8-3中2所示。中国矿业大学(北京)2煤柱的应力分布7煤柱(体)的承载能力,随着远离煤体(煤柱)边缘而明显增长。在距煤体(煤柱)边缘一定宽度内,存在着煤柱(体)的承载能力与支承压力处于极限平衡状态,运用岩体的极限平衡理论,塑性区的宽度,即支承压力峰值与煤体(煤柱)边缘之间的距离x0为:mKyH+Ccot25f5(P,+Ccoto)中国矿业大学(北京)煤柱(体)的承载能力,随着远离煤体(煤柱)8式中K-应力集中系数P1-支架对煤帮的阻力;m-煤层开采厚度;C-煤体的粘聚力q-煤体的内摩擦角煤层与顶板接触面的摩擦因数周应力系数1+sinopq在生产实际中,x0的变化范围为3~20m,一般为5~12m。应力降低区宽度的变化范围为2~7m,一般为3~5m。中国矿业大学(北京)式中9(2)两侧采空煤柱的弹塑性变形区及铅直应力的分布两侧均以采空的煤柱,其应力分布状态主要取决于回采引起的支承压力影响距离L及煤柱宽度B,主要有三种类型①B2L时(图8-4),煤柱中央的载荷为均匀分布,且为原岩应力YH。由于煤柱边缘应力集中,煤柱从边缘到中央,一般仍为破裂区、塑性区、弹性区,以及原岩应力区。中国矿业大学(北京)(2)两侧采空煤柱的弹塑性变形区及铅直应力的分布10巷道维护原理和支护技术课件11巷道维护原理和支护技术课件12巷道维护原理和支护技术课件13巷道维护原理和支护技术课件14巷道维护原理和支护技术课件15巷道维护原理和支护技术课件16巷道维护原理和支护技术课件17巷道维护原理和支护技术课件18巷道维护原理和支护技术课件19巷道维护原理和支护技术课件20巷道维护原理和支护技术课件21巷道维护原理和支护技术课件22巷道维护原理和支护技术课件23巷道维护原理和支护技术课件24巷道维护原理和支护技术课件25巷道维护原理和支护技术课件26巷道维护原理和支护技术课件27巷道维护原理和支护技术课件28巷道维护原理和支护技术课件29巷道维护原理和支护技术课件30巷道维护原理和支护技术课件31巷道维护原理和支护技术课件32巷道维护原理和支护技术课件33巷道维护原理和支护技术课件34巷道维护原理和支护技术课件35巷道维护原理和支护技术课件36巷道维护原理和支护技术课件37巷道维护原理和支护技术课件38巷道维护原理和支护技术课件39巷道维护原理和支护技术课件40巷道维护原理和支护技术课件41巷道维护原理和支护技术课件42巷道维护原理和支护技术课件43巷道维护原理和支护技术课件44巷道维护原理和支护技术课件45巷道维护原理和支护技术课件46巷道维护原理和支护技术课件47巷道维护原理和支护技术课件48巷道维护原理和支护技术课件49巷道维护原理和支护技术课件50巷道维护原理和支护技术课件51巷道维护原理和支护技术课件52巷道维护原理和支护技术课件53巷道维护原理和支护技术课件54巷道维护原理和支护技术课件55巷道维护原理和支护技术课件56巷道维护原理和支护技术课件57巷道维护原理和支护技术课件58巷道维护原理和支护技术课件59巷道维护原理和支护技术课件60巷道维护原理和支护技术课件61巷道维护原理和支护技术课件62巷道维护原理和支护技术课件63巷道维护原理和支护技术课件64巷道维护原理和支护技术课件65巷道维护原理和支护技术课件66巷道维护原理和支护技术课件67巷道维护原理和支护技术课件68巷道维护原理和支护技术课件69巷道维护原理和支护技术课件70巷道维护原理和支护技术课件71第八章巷道维护原理技术8.1无煤柱护巷8.1.1护巷煤柱的稳定性留设煤柱一直是煤矿中传统的护巷方法,传统的留煤柱护巷方法是在上区段运输平巷和下区段回风平巷之间留设一定宽度的煤柱,使下区段平巷闭开固定支承压力峰值区(图8-1)。中国矿业大学(北京)第八章巷道维护原理72区段平巷双巷掘进和使用,技术管理简单,对通风、运输、排水、安全都有力。但是,媒柱损失高达10%30%;且回风巷受二次采动影响,巷道维护困难,支护费用高。煤柱支承压力向底板传播,不仅影响临近煤层的开采和底板巷道的稳定,还成为引发冲击地压的隐患。煤柱宽一般为10~30m中国矿业大学(北京)区段平巷双巷掘进和使用,技术管理简单,对通风、731.煤柱的荷载(1)煤柱荷载的估算目前国内外研究都认为,护巷煤柱上的荷载,是由煤柱上覆岩层重量及煤柱一侧或两侧采空区悬露岩层转移到煤柱上的部分重量所引起的中国矿业大学(北京)1.煤柱的荷载74如图8-2所示,一单位煤住长度上的总载荷P为D-cotdP=(B+D)×H式中B-煤柱宽度,m;D采空区宽度,m;H一巷道埋深,m;δ-采空去上覆岩层跨落角上覆岩层平均体积力,kN/m。中国矿业大学(北京)如图8-2所示,一单位煤住长度上的总载荷P为75煤柱单位面积的平均载荷即平均应力:B+D)×H-D2cot/4y上述计算尽管经过简化,以平面问题代替空间问题,以均质的上覆岩层取代复杂的岩层赋存状况,不考虑煤住边缘部分会产生应力集中以及由于煤住边缘部分破坏引起应力向煤柱深部转移,未涉及上覆岩层的移动等。但迄今它仍为比较简单和实用的煤住载荷估算方法,并认为平均应是判断煤柱载荷的重要参数。中国矿业大学(北京)煤柱单位面积的平均载荷即平均应力:76(2)煤柱宽度的理论计算护巷煤柱宽度的理论计算有按煤柱的允许应力,煤柱能承受的极限载荷,以及按煤柱应力分布等多种方法。各种方法的基本点都认为:煤柱的宽度必须保证煤柱的极限载荷σy不超过人它的极限强度R。煤柱的极限强度见7-5、7-6式,煤柱的宽度B计算式:10O/(B+D)xH-D2cob=R0.778+0200/(B+D)×H--Dcot=R1064+0.6分(2)煤柱宽度的理论计算772煤柱的应力分布(1)一侧采空煤柱(体)的弹塑性变形区及铅直应力的分布假设采空区周围的煤柱(体)处于弹塑性变形状,煤柱的铅直应力σy的分布如图8-3中1所示。σy随着与采空去边缘之间距离x的增大,按负指数曲线关系衰减。在高应力作用下,从煤体(煤柱)边缘到深部,都会出现塑性区(靠采空区侧应力低于原岩应力的部分称为破裂区)、弹性区及原岩应力区(图8-3)。弹塑性变形状态下,煤柱(体)的铅直应力σy的分布如图8-3中2所示。中国矿业大学(北京)2煤柱的应力分布78煤柱(体)的承载能力,随着远离煤体(煤柱)边缘而明显增长。在距煤体(煤柱)边缘一定宽度内,存在着煤柱(体)的承载能力与支承压力处于极限平衡状态,运用岩体的极限平衡理论,塑性区的宽度,即支承压力峰值与煤体(煤柱)边缘之间的距离x0为:mKyH+Ccot25f5(P,+Ccoto)中国矿业大学(北京)煤柱(体)的承载能力,随着远离煤体(煤柱)79式中K-应力集中系数P1-支架对煤帮的阻力;m-煤层开采厚度;C-煤体的粘聚力q-煤体的内摩擦角煤层与顶板接触面的摩擦因数周应力系数1+sinopq在生产实际中,x0的变化范围为3~20m,一般为5~12m。应力降低区宽度的变化范围为2~7m,一般为3~5m。中国矿业大学(北京)式中80(2)两侧采空煤柱的弹塑性变形区及铅直应力的分布两侧均以采空的煤柱,其应力分布状态主要取决于回采引起的支承压力影响距离L及煤柱宽度B,主要有三种类型①B2L时(图8-4),煤柱中央的载荷为均匀分布,且为原岩应力YH。由于煤柱边缘应力集中,煤柱从边缘到中央,一般仍为破裂区、塑性区、弹性区,以及原岩应力区。中国矿业大学(北京)(2)两侧采空煤柱的弹塑性变形区及铅直应力的分布81巷道维护原理和支护技术课件82巷道维护原理和支护技术课件83巷道维护原理和支护技术课件84巷道维护原理和支护技术课件85巷道维护原理和支护技术课件86巷道维护原理和支护技术课件87巷道维护原理和支护技术课件88巷道维护原理和支护技术课件89巷道维护原理和支护技术课件90巷道维护原理和支护技术课件91巷道维护原理和支护技术课件92巷道维护原理和支护技术课件93巷道维护原理和支护技术课件94巷道维护原理和支护技术课件95巷道维护原理和支护技术课件96巷道维护原理和支护技术课件97巷道维护原理和支护技术课件98巷道维护原理和支护技术课件99巷道维护原理和支护技术课件100巷道维护原理和支护技术课件101巷道维护原理和支护技术课件102巷道维护原理和支护技术课件103巷道维护原理和支护技术课件104巷道维护原理和支护技术课件105巷道维护原理和支护技术课件106巷道维护原理和支护技术课件107巷道维护原理和支护技术课件108巷道维护原理和支护技术课件109巷道维护原理和支护技术课件110巷道维护原理和支护技术课件111巷道维护原理和支护技术课件112巷道维护原理和支护技术课件113巷道维护原理和支护技术课件114巷道维护原理和支护技术课件115巷道维护原理和支护技术课件116巷道维护原理和支护技术课件117巷道维护原理和支护技术课件118巷道维护原理和支护技术课件119巷道维护原理和支护技术课件120巷道维护原理和支护技术课件121巷道维护原理和支护技术课件122巷道维护原理和支护技术课件123巷道维护原理和支护技术课件124巷道维护原理和支护技术课件125巷道维护原理和支护技术课件126巷道维护原理