井巷工程10特殊条件下的巷道施工.pptx
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1、主要内容主要内容主要内容主要内容 第一节第一节第一节第一节 松软岩层巷道施工松软岩层巷道施工松软岩层巷道施工松软岩层巷道施工 第二节第二节第二节第二节 煤与瓦斯突出煤层施工煤与瓦斯突出煤层施工煤与瓦斯突出煤层施工煤与瓦斯突出煤层施工 第三节第三节第三节第三节 巷道维护与维修巷道维护与维修巷道维护与维修巷道维护与维修 第一节第一节 松软岩层巷道施工松软岩层巷道施工一、基本概念一、基本概念 松软岩层:松软岩层:特殊的地质岩体,对于煤矿来说,指巷特殊的地质岩体,对于煤矿来说,指巷特殊的地质岩体,对于煤矿来说,指巷特殊的地质岩体,对于煤矿来说,指巷道掘在松软岩层中,由于松软岩层具有松、道掘在松软岩层中
2、,由于松软岩层具有松、道掘在松软岩层中,由于松软岩层具有松、道掘在松软岩层中,由于松软岩层具有松、散、软、弱散、软、弱散、软、弱散、软、弱四种属性。四种属性。四种属性。四种属性。松:松:松:松:指岩石结构疏松、密度小、空隙度大。指岩石结构疏松、密度小、空隙度大。指岩石结构疏松、密度小、空隙度大。指岩石结构疏松、密度小、空隙度大。散:散:散:散:岩石胶结程度很差或未胶结。岩石胶结程度很差或未胶结。岩石胶结程度很差或未胶结。岩石胶结程度很差或未胶结。软:软:软:软:岩石强度低。岩石强度低。岩石强度低。岩石强度低。弱:弱:弱:弱:弱面多。弱面多。弱面多。弱面多。在松软岩中施工,掘进容易,支护困难,常
3、规方法在松软岩中施工,掘进容易,支护困难,常规方法在松软岩中施工,掘进容易,支护困难,常规方法在松软岩中施工,掘进容易,支护困难,常规方法难以执行,只能采取特殊方法解决。难以执行,只能采取特殊方法解决。难以执行,只能采取特殊方法解决。难以执行,只能采取特殊方法解决。F钢筋混凝土支护钢筋混凝土支护 F钢筋扭弯钢筋扭弯 局部脱落局部脱落F料石碹支护严重底臌料石碹支护严重底臌 三、松软岩层巷道施工三、松软岩层巷道施工 巷道位置的合理选择;巷道位置的合理选择;巷道位置的合理选择;巷道位置的合理选择;巷道断面形状的选择;巷道断面形状的选择;巷道断面形状的选择;巷道断面形状的选择;破岩方式的选择;破岩方式
4、的选择;破岩方式的选择;破岩方式的选择;支护;支护;支护;支护;加强巷道底板管理;加强巷道底板管理;加强巷道底板管理;加强巷道底板管理;加强监控。加强监控。加强监控。加强监控。巷道位置的合理选巷道位置的合理选择择 岩石岩石岩石岩石 在不同质地的岩层受压不一样,巷道位置应选择在在不同质地的岩层受压不一样,巷道位置应选择在在不同质地的岩层受压不一样,巷道位置应选择在在不同质地的岩层受压不一样,巷道位置应选择在受压力较小,且受压均匀的情况下受压力较小,且受压均匀的情况下受压力较小,且受压均匀的情况下受压力较小,且受压均匀的情况下,巷道才能得到较好,巷道才能得到较好,巷道才能得到较好,巷道才能得到较好
5、的维护。的维护。的维护。的维护。受压均匀要求岩石性质均一,即应将巷道布置在遇受压均匀要求岩石性质均一,即应将巷道布置在遇受压均匀要求岩石性质均一,即应将巷道布置在遇受压均匀要求岩石性质均一,即应将巷道布置在遇水膨胀量小,质地均匀,较坚硬的水膨胀量小,质地均匀,较坚硬的水膨胀量小,质地均匀,较坚硬的水膨胀量小,质地均匀,较坚硬的岩层中。岩层中。岩层中。岩层中。支承压力的影响支承压力的影响支承压力的影响支承压力的影响 受压力小时,要求巷道布置在受压力小时,要求巷道布置在受压力小时,要求巷道布置在受压力小时,要求巷道布置在支承压力范围之外支承压力范围之外支承压力范围之外支承压力范围之外。应尽量把巷道
6、布置在强度大、遇水膨胀性小、地质构造和水文应尽量把巷道布置在强度大、遇水膨胀性小、地质构造和水文地质条件简单、岩性比较坚硬的岩层内;地质条件简单、岩性比较坚硬的岩层内;尽量与最大地应力方向平行,尽量绕避断层,或使巷道的轴向尽量与最大地应力方向平行,尽量绕避断层,或使巷道的轴向与其走向方向间成与其走向方向间成4565夹角;夹角;尽量避免巷道在空间上重叠、尽量避免巷道在空间上重叠、密集较差;密集较差;尽量避免受采动压力影响。尽量避免受采动压力影响。巷道断面形状的选择巷道断面形状的选择 巷道断面形状:巷道断面形状:巷道断面形状:巷道断面形状:主要根据地压大小和方向来选择。主要根据地压大小和方向来选择
7、。主要根据地压大小和方向来选择。主要根据地压大小和方向来选择。地压较小地压较小地压较小地压较小直墙半圆拱形;直墙半圆拱形;直墙半圆拱形;直墙半圆拱形;巷道周围受到较大的地压巷道周围受到较大的地压巷道周围受到较大的地压巷道周围受到较大的地压圆形断面;圆形断面;圆形断面;圆形断面;垂直方向大,水平较小垂直方向大,水平较小垂直方向大,水平较小垂直方向大,水平较小直立椭圆形,近似椭圆形;直立椭圆形,近似椭圆形;直立椭圆形,近似椭圆形;直立椭圆形,近似椭圆形;水平压力大,垂直小水平压力大,垂直小水平压力大,垂直小水平压力大,垂直小曲墙、直墙、半圆拱、平卧椭圆形曲墙、直墙、半圆拱、平卧椭圆形曲墙、直墙、半
8、圆拱、平卧椭圆形曲墙、直墙、半圆拱、平卧椭圆形。破岩方式的选择破岩方式的选择 由于煤层松软,围岩遭到破坏,其支护的范围特别大。由于煤层松软,围岩遭到破坏,其支护的范围特别大。由于煤层松软,围岩遭到破坏,其支护的范围特别大。由于煤层松软,围岩遭到破坏,其支护的范围特别大。因此,要尽量不破坏围岩。因此,要尽量不破坏围岩。因此,要尽量不破坏围岩。因此,要尽量不破坏围岩。a a 只放开心炮,再用风镐刷大;只放开心炮,再用风镐刷大;只放开心炮,再用风镐刷大;只放开心炮,再用风镐刷大;b b 掘进机掘进;掘进机掘进;掘进机掘进;掘进机掘进;超前小导洞施工超前小导洞施工提前释放部分应力,以减少后续作业时对人
9、的威胁提前释放部分应力,以减少后续作业时对人的威胁提前释放部分应力,以减少后续作业时对人的威胁提前释放部分应力,以减少后续作业时对人的威胁 小进尺、少药量小进尺、少药量减减少少爆爆破破扰扰动动深孔爆破改浅孔爆破,深孔爆破改浅孔爆破,减少一次装药量减少一次装药量采用微差爆破,采用微差爆破,拉大雷管段位间隔拉大雷管段位间隔降降低低岩岩爆爆频频率率和和强强度度。减减小小爆爆破破应应力力场场的的叠叠加加减减轻轻爆爆破破对对围围岩岩的的影影响响 支护方式和结构的选择、支护时间支护方式和结构的选择、支护时间 松软岩层中,巷道一经掘出,由于煤层松软,若不即松软岩层中,巷道一经掘出,由于煤层松软,若不即松软岩
10、层中,巷道一经掘出,由于煤层松软,若不即松软岩层中,巷道一经掘出,由于煤层松软,若不即及时支护,围岩变形快,就可能导致巷道跨塌,因此要及及时支护,围岩变形快,就可能导致巷道跨塌,因此要及及时支护,围岩变形快,就可能导致巷道跨塌,因此要及及时支护,围岩变形快,就可能导致巷道跨塌,因此要及时的进行支护。时的进行支护。时的进行支护。时的进行支护。但支护若过强,一是成本高,二是围岩的但支护若过强,一是成本高,二是围岩的但支护若过强,一是成本高,二是围岩的但支护若过强,一是成本高,二是围岩的内部应力增大,对支护破坏性大。内部应力增大,对支护破坏性大。内部应力增大,对支护破坏性大。内部应力增大,对支护破坏
11、性大。因此,最好分两次支护。因此,最好分两次支护。因此,最好分两次支护。因此,最好分两次支护。第一次支护第一次支护第一次支护第一次支护,减少变形,但允许围岩产生一定的变形,减少变形,但允许围岩产生一定的变形,减少变形,但允许围岩产生一定的变形,减少变形,但允许围岩产生一定的变形,释放掉一部分应力。释放掉一部分应力。释放掉一部分应力。释放掉一部分应力。第二次支护第二次支护第二次支护第二次支护,就要提高巷道的稳定性,就要提高巷道的稳定性,就要提高巷道的稳定性,就要提高巷道的稳定性和安全性,加强支护强度,这样的支护视为和安全性,加强支护强度,这样的支护视为和安全性,加强支护强度,这样的支护视为和安全
12、性,加强支护强度,这样的支护视为“先柔后刚先柔后刚先柔后刚先柔后刚”。一次支护:一次支护:锚喷支护,锚喷支护,U形金属可伸缩性支架。形金属可伸缩性支架。二次支护:二次支护:加强锚喷支护,钢筋网,金属骨架,砌加强锚喷支护,钢筋网,金属骨架,砌碹。碹。二次支护:二次支护:采用料石或混凝土砌碹时,因碹体受力采用料石或混凝土砌碹时,因碹体受力不均,多采用异形料石或混凝土块。不均,多采用异形料石或混凝土块。一次支护应尽快支护。一次支护应尽快支护。二次支护应在围岩得到稳定,初始支护与围岩组成的二次支护应在围岩得到稳定,初始支护与围岩组成的支护系统基本稳定之后进行。支护系统基本稳定之后进行。围岩变形趋于稳定
13、的时间取围岩变形趋于稳定的时间取决于岩层本身的物理力学性质,初始支护的刚度等有关。决于岩层本身的物理力学性质,初始支护的刚度等有关。精确计算现在还没有这方面的研究,目前主要是:精确计算现在还没有这方面的研究,目前主要是:一是凭经验;一是凭经验;二是借助实验:围岩位移适应和位移量的测量并绘出二是借助实验:围岩位移适应和位移量的测量并绘出相应曲线,取下降后的某一时间。相应曲线,取下降后的某一时间。支护时间的确定支护时间的确定 加强巷道底板管理加强巷道底板管理 对于松软岩层巷道,容易出现底鼓。对于松软岩层巷道,容易出现底鼓。底臌是软岩巷道的普遍现象,是造成巷道破坏的重要原因;底臌是软岩巷道的普遍现象
14、,是造成巷道破坏的重要原因;底臌是软岩巷道的普遍现象,是造成巷道破坏的重要原因;底臌是软岩巷道的普遍现象,是造成巷道破坏的重要原因;在软岩巷道中若不治理底板就实施支护,其结果往往是在软岩巷道中若不治理底板就实施支护,其结果往往是在软岩巷道中若不治理底板就实施支护,其结果往往是在软岩巷道中若不治理底板就实施支护,其结果往往是底板底板底板底板先行鼓起,然后两帮失稳,最后顶板冒落,直至巷道全部破先行鼓起,然后两帮失稳,最后顶板冒落,直至巷道全部破先行鼓起,然后两帮失稳,最后顶板冒落,直至巷道全部破先行鼓起,然后两帮失稳,最后顶板冒落,直至巷道全部破坏;坏;坏;坏;底臌治理要对症下药,底臌治理要对症下
15、药,底臌治理要对症下药,底臌治理要对症下药,详查底臌原因,因地制宜的确定治理详查底臌原因,因地制宜的确定治理详查底臌原因,因地制宜的确定治理详查底臌原因,因地制宜的确定治理方案。方案。方案。方案。底臌影响因素:底臌影响因素:底臌影响因素:底臌影响因素:岩性状态、岩石强度底、围岩应力状态、岩性状态、岩石强度底、围岩应力状态、岩性状态、岩石强度底、围岩应力状态、岩性状态、岩石强度底、围岩应力状态、矿井水侵蚀、采动压力影响、地质构造、巷道围岩暴露时间矿井水侵蚀、采动压力影响、地质构造、巷道围岩暴露时间矿井水侵蚀、采动压力影响、地质构造、巷道围岩暴露时间矿井水侵蚀、采动压力影响、地质构造、巷道围岩暴露
16、时间等等等等底鼓防治底鼓防治 减小压力:减小压力:卸压、减小应力集中卸压、减小应力集中 加强支护:加强支护:采用高强度支护采用高强度支护锚喷支护作初次支护,底拱则可二次支护同时进行。锚喷支护作初次支护,底拱则可二次支护同时进行。圆碹作一次支护,则先底拱后墙,最后砌拱。圆碹作一次支护,则先底拱后墙,最后砌拱。底板注浆,增加起其强度。底板注浆,增加起其强度。钻孔卸压钻孔卸压 减少局部不平整带来的应力集中减少局部不平整带来的应力集中减少局部不平整带来的应力集中减少局部不平整带来的应力集中在岩壁在岩壁在岩壁在岩壁切槽或切槽或切槽或切槽或钻孔释钻孔释钻孔释钻孔释放应力放应力放应力放应力切缝卸压切缝卸压光
17、面爆破光面爆破卸压巷峒卸压巷峒 二卸压法二卸压法1.切缝卸压切缝卸压2.钻孔卸压钻孔卸压 3.松动爆破卸压松动爆破卸压a底板中部爆破底板中部爆破b底板全面爆破底板全面爆破 4.卸压槽卸压槽1.硐室硐室2.开凿的小断面巷道开凿的小断面巷道3.松动爆破区松动爆破区 底板加固法底板加固法1.底板锚杆底板锚杆1.底板锚杆底板锚杆2.铺底沙浆层铺底沙浆层3.倾斜锚杆倾斜锚杆 2.底板注浆底板注浆1.注浆管注浆管2.混凝土混凝土 3.全长锚固式锚杆全长锚固式锚杆4.松动岩石松动岩石掘进掘进12m,卧底挖槽,卧底挖槽向两端打垂直锚杆。向两端打垂直锚杆。向下打向下打2m炮眼,松动爆破炮眼,松动爆破插注浆管,砌
18、混凝土插注浆管,砌混凝土注浆,封底板注浆,封底板 4.混凝土反拱混凝土反拱3.封闭式金属支架封闭式金属支架 加强监控加强监控加强监控加强监控 监测和测试是软岩巷道施工过程中的重要组成部分;监测和测试是软岩巷道施工过程中的重要组成部分;监测和测试是软岩巷道施工过程中的重要组成部分;监测和测试是软岩巷道施工过程中的重要组成部分;施工监测目的:施工监测目的:施工监测目的:施工监测目的:巷道支护设计提供依据;监测巷道围岩巷道支护设计提供依据;监测巷道围岩巷道支护设计提供依据;监测巷道围岩巷道支护设计提供依据;监测巷道围岩状态,控制围岩变形;监测支护效果,确定二次支护时间。状态,控制围岩变形;监测支护效
19、果,确定二次支护时间。状态,控制围岩变形;监测支护效果,确定二次支护时间。状态,控制围岩变形;监测支护效果,确定二次支护时间。施工监测的内容:施工监测的内容:施工监测的内容:施工监测的内容:围岩表面及深部位移、应力变化、围围岩表面及深部位移、应力变化、围围岩表面及深部位移、应力变化、围围岩表面及深部位移、应力变化、围岩与衬砌之间的接触力、衬砌内部的应力、顶板离层、锚岩与衬砌之间的接触力、衬砌内部的应力、顶板离层、锚岩与衬砌之间的接触力、衬砌内部的应力、顶板离层、锚岩与衬砌之间的接触力、衬砌内部的应力、顶板离层、锚杆受力等。杆受力等。杆受力等。杆受力等。施工监测设备:施工监测设备:施工监测设备:
20、施工监测设备:收敛计监测巷道变形;水准仪测量顶板收敛计监测巷道变形;水准仪测量顶板收敛计监测巷道变形;水准仪测量顶板收敛计监测巷道变形;水准仪测量顶板下沉量和底臌量;多点位移计监测深部位移。下沉量和底臌量;多点位移计监测深部位移。下沉量和底臌量;多点位移计监测深部位移。下沉量和底臌量;多点位移计监测深部位移。以位移监测为主:以位移监测为主:以位移监测为主:以位移监测为主:位移监测容易测量、直观,容易实现位移监测容易测量、直观,容易实现位移监测容易测量、直观,容易实现位移监测容易测量、直观,容易实现反馈。反馈。反馈。反馈。第二节第二节 煤与瓦斯突出煤层的施工煤与瓦斯突出煤层的施工 危害:危害:工
21、作面遭到破坏,近距离的支护受到摧毁,工作面遭到破坏,近距离的支护受到摧毁,矿井堵塞,通风系统不能畅通。矿井堵塞,通风系统不能畅通。煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出指的是煤矿井下采掘过程中发生的一种指的是煤矿井下采掘过程中发生的一种煤和瓦斯的突然运动,它是一种极其复杂的动力现象,即煤和瓦斯的突然运动,它是一种极其复杂的动力现象,即在极短的时间内,煤体向巷道中突然喷出大量的煤和沼气。在极短的时间内,煤体向巷道中突然喷出大量的煤和沼气。原因:原因:突出主要是由突出主要是由地质构造应力及矿山压力、沼地质构造应力及矿山压力、沼气含量及压力、煤层的物理机械性质气含量及压力、煤层的物理机械性质三个方面的因素共同三个
22、方面的因素共同作用的结果。作用的结果。我国煤和瓦斯突出煤层具有下列特征:我国煤和瓦斯突出煤层具有下列特征:煤和瓦斯突出往煤和瓦斯突出往往发生在地质变化比较剧烈、地应力较大的地区,例如褶往发生在地质变化比较剧烈、地应力较大的地区,例如褶曲向、背斜的轴部和断层破碎带;曲向、背斜的轴部和断层破碎带;煤质松软,干燥且瓦斯煤质松软,干燥且瓦斯含量多、压力高就容易突出:含量多、压力高就容易突出:开采深度愈大,煤层愈厚,开采深度愈大,煤层愈厚,倾角愈大,突出的次数就愈多,强度愈大,煤体受到外力倾角愈大,突出的次数就愈多,强度愈大,煤体受到外力震动,冲击时,也容易发生突出。震动,冲击时,也容易发生突出。预防煤
23、和瓦斯突出的措施可分两大类,即预防煤和瓦斯突出的措施可分两大类,即区域性预防区域性预防措施措施和和局部性预防措施局部性预防措施。区域性预防措施主要是开采解放。区域性预防措施主要是开采解放层。层。二、石门揭开突出煤层的施工方法二、石门揭开突出煤层的施工方法煤矿安全规程煤矿安全规程煤矿安全规程煤矿安全规程规定:规定:规定:规定:石门石门石门石门的位置应尽量避免的位置应尽量避免的位置应尽量避免的位置应尽量避免选择在选择在选择在选择在地质变化区地质变化区地质变化区地质变化区,掘进工作面距煤层,掘进工作面距煤层,掘进工作面距煤层,掘进工作面距煤层10m10m以外时,至少打两个以外时,至少打两个以外时,至
24、少打两个以外时,至少打两个穿透煤层全厚的钻孔以便确切掌握煤层赋存条件和瓦斯情穿透煤层全厚的钻孔以便确切掌握煤层赋存条件和瓦斯情穿透煤层全厚的钻孔以便确切掌握煤层赋存条件和瓦斯情穿透煤层全厚的钻孔以便确切掌握煤层赋存条件和瓦斯情况,掘进工作面距煤层况,掘进工作面距煤层况,掘进工作面距煤层况,掘进工作面距煤层5m5m以外,应测定煤层的瓦斯压力;以外,应测定煤层的瓦斯压力;以外,应测定煤层的瓦斯压力;以外,应测定煤层的瓦斯压力;掘进工作面距煤层之间必须保持一定的岩柱,急倾斜煤层掘进工作面距煤层之间必须保持一定的岩柱,急倾斜煤层掘进工作面距煤层之间必须保持一定的岩柱,急倾斜煤层掘进工作面距煤层之间必须
25、保持一定的岩柱,急倾斜煤层为为为为2m2m,缓倾斜及倾斜煤层为,缓倾斜及倾斜煤层为,缓倾斜及倾斜煤层为,缓倾斜及倾斜煤层为1.5m1.5m。这一规定,不论我们。这一规定,不论我们。这一规定,不论我们。这一规定,不论我们采用哪种方法,都应该切实遵守。采用哪种方法,都应该切实遵守。采用哪种方法,都应该切实遵守。采用哪种方法,都应该切实遵守。震动放炮震动放炮震动放炮的实质就是震动放炮的实质就是在掘进工作面上多打眼、多装药,在掘进工作面上多打眼、多装药,全断面一次爆破,揭开煤层,并且利用放炮所产生的强裂震全断面一次爆破,揭开煤层,并且利用放炮所产生的强裂震动动,在人员撤离到安全地点的条件下,来诱导煤和
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