千米深井巷道围岩控制技术课件.ppt

1、H=4.0H=3.2fx-9-940-960-980-10002S7泵房通道2B3-980.7水仓通道2S22C42B12C2-920.81-920.868-928.966-934.264-946.06210-951.412-953.08-950.762fx-11fx-10fx-9fx-8-979.565-960-940-1000 H=012m 69H=045m 59-1020-100056-955.9H=1.5H=2.0m54H=1.3m-932.8H=3.0H=15H=2.0782B62B5-980.72S112S162S18内水仓2S192S222S27-985.7配水井2B32S42S

2、7-981.12S72S32B202121边眼2B27-971.62C82C62W32C92W62W12-985.7-986.02C102C11外水仓F22f2121-1H=5m-980集中运输巷2C12永36永372C162C132C21SF17-986.62Y12Z1-980集中运料巷绞车房H=7.4m63-955.22W27-980-960H=0.8m-980.3-980.22C2367-981.065-969.92L1-969.8131369-969.83313313Z11D二水平主暗斜井二水平副暗斜井-960-940-980岩石联络巷断层巷道F22 H=0-45mSF17 H=0-1

3、2mFx-9 H=4Fx-11H=2层层 位位岩岩 性性厚度厚度(m)(m) C C(MPa(MPa) )t t(MPa(MPa) )E(GPaE(GPa) )u u老老 顶顶中砂岩中砂岩20.8620.8697.2097.206.486.4823.8323.830.230.23粉砂岩粉砂岩3.143.1470.0070.004.604.6018.6318.630.250.25粉细砂岩互粉细砂岩互层层2.662.6684.684.65.645.6422.3022.300.270.27直接顶直接顶铝土质粉砂铝土质粉砂岩岩3.343.3469.1369.134.604.6014.3114.310.

4、250.252 2# #煤煤4.504.5010.8010.802.742.740.300.30直接底粉砂岩3.2270.004.6018.6330.252#下煤1.0810.82.7370.30老底老底粉砂岩粉砂岩2.402.4060.8060.804.604.6014.1814.180.250.25岩岩 性性980980泵房泵房980980联络巷联络巷主副暗斜井主副暗斜井中砂岩中砂岩粉砂岩粉砂岩不稳定不稳定粉细砂岩互层粉细砂岩互层不稳定不稳定铝土质粉砂岩铝土质粉砂岩强流变极不稳定强流变极不稳定2 2# #煤煤粉砂岩2#下煤砂质泥岩砂质泥岩强流变极不稳定强流变极不稳定粉砂岩粉砂岩强流变极不稳

5、定强流变极不稳定不稳定不稳定巷道围岩塑性区随巷道埋深的变化规律巷道围岩塑性区随巷道埋深的变化规律 巷道埋深巷道埋深H（m）铅直应力铅直应力v（MPa）水平应力水平应力H（MPa）塑性区半径塑性区半径R（m）塑性区厚度塑性区厚度P（m）90022.5024.759.126.7695023.7526.139.577.2198024.5026.959.847.4899024.7527.239.937.57100025.0027.5010.027.66110027.5030.2510.948.58120030.0033.0011.869.50130032.5035.7512.7910.43140035

6、.0038.5013.7311.371 sin2sin0cot1sincotipCRrpCggn21212121工作面顺槽工作面顺槽（平均埋深（平均埋深1000m1000m） 顶锚杆：顶锚杆： 20MnSi20MnSi高强锚杆，顶板采用高强锚杆，顶板采用22L240022L2400，全长锚固，间排距全长锚固，间排距700700900900；顶锚索：顶锚索：17.8L650017.8L6500，间排距：运输巷，间排距：运输巷2 21.8m1.8m，运料巷运料巷1.751.752.7m2.7m；帮锚杆：帮锚杆：20L210020L2100全长锚固，全长锚固，750750900900；帮锚索：帮锚索

7、：15.24L450015.24L4500，间排距：运输巷，间排距：运输巷2 21.8m1.8m，运料巷，运料巷1.751.752.7m2.7m；n顶板下沉较大，达到顶板下沉较大，达到210210，变形量较大，稳定时，变形量较大，稳定时间较长，巷道总体支护效果较好。间较长，巷道总体支护效果较好。n主副暗斜井（主副暗斜井（8108101150m1150m ）顶锚杆：顶锚杆：20MnSi20MnSi全螺纹锚杆，全螺纹锚杆，22L240022L2400，间，间排距排距700700600600；帮锚杆：帮锚杆：20MnSi20MnSi全螺纹锚杆，全螺纹锚杆，18L210018L2100，间，间排距排距

8、650650600600；顶锚索：顶锚索：15.24L500015.24L5000，间排距，间排距2 21.8m1.8m；帮锚索：帮锚索：15.24L650015.24L6500，间排距：，间排距：1.21.22.3m2.3m；支护效果：两帮变形量较大，达到支护效果：两帮变形量较大，达到350350，顶板，顶板下沉较小，但底臌严重，经过下沉较小，但底臌严重，经过3 3次清底后巷道基本次清底后巷道基本能够满足使用要求。能够满足使用要求。存在问题：锚杆强度低，预应力低，支护系统刚度低存在问题：锚杆强度低，预应力低，支护系统刚度低支护形式最大附加应力（KPa）最大附加位移（e-6m）预应力损失率（%

9、）锚杆130240.42锚索27937.20.19锚杆、锚索33344.50.62、1.09不同支护方式的比较不同支护方式的比较锚杆布置密度(根/400cm2)0234568弹性模量E(MPa)280.8282.6284.7288.2294.0299.7310软化模量软化模量M(MPaM(MPa) )32.032.032.632.635.235.239.339.341.941.943.243.246.346.3等效内聚力C(MPa)0.350.360.360.370.370.380.39等效内摩擦角等效内摩擦角（）31.531.531.531.533.533.535.635.637.137.1

10、38.838.840.440.4等效内聚力C*(MPa)0.0170.0180.0180.0180.0190.0190.021等效内摩擦角等效内摩擦角* *（）31.531.531.531.533.533.535.635.637.137.138.838.840.440.4（1 1）锚杆支护通过轴向或横向约束来改善围岩的应力状）锚杆支护通过轴向或横向约束来改善围岩的应力状态态 （2 2）锚杆支护提高岩体的力学参数）锚杆支护提高岩体的力学参数 （3 3）普通锚杆）普通锚杆 支护难以保证支护难以保证类巷道围岩的稳定类巷道围岩的稳定（3 3）经过处理的高强、超高强锚杆能够满足使用要求。）经过处理的高强

11、、超高强锚杆能够满足使用要求。围岩变形1 -围岩特性曲线2 锚杆-锚索联合支护特性曲线3 -锚岩支护体特性曲线4 锚索特性曲线U0围岩表面位移L锚索延伸量支护载荷ALU02341锚杆锚杆- -锚索联合加固原理锚索联合加固原理 围岩变形1 - 围岩特性曲线2 锚杆-锚索联合支护特性曲线3 -锚岩支护体特性曲线4 锚索特性曲线L锚索延伸量支护载荷AL2341BCD 1 - 围岩特性曲线2 锚杆-锚索联合支护特性曲线3 -锚岩支护体特性曲线4 锚索特性曲线L锚索延伸量U0围岩表面位移支护载荷AL2341BCDEU0围岩变形软弱围岩互补原理软弱围岩互补原理 内锚固段钢绞线自由段锚具钢绞线钢托板木垫板增

12、加锚索延伸量增加锚索延伸量30305050，610015800222500全长锚固间排距700长6500（锚索）排距2100厚30（初喷层）厚50 (复喷层)R3050锚杆锚索喷射混凝土锚杆锚索喷射混凝土图图7-7 底板反底拱施工图底板反底拱施工图R565680016连接缝800557348R5656止浆塞止浆塞底板注浆底拱底板注浆底拱图图7-1 泵房浇筑混凝土配筋图泵房浇筑混凝土配筋图2900450（两帮）35016（顶板）36521480051005800浇筑混凝土浇筑混凝土岩性岩性状态状态厚度厚度/m/m体积模量体积模量(K/MP(K/MPa a) )剪切模量剪切模量(G/MP(G/MP

13、a a) )内摩擦角内摩擦角(/(/) )粘结力粘结力（C/MPaC/MPa）抗拉强度抗拉强度（MPaMPa）细粒细粒砂岩砂岩注浆前注浆前38.880 3529.630 2324.390 8.400 6.074 1.555 粉砂岩粉砂岩注浆前注浆前7.040 2981.280 1788.768 8.160 4.468 1.104 注浆后注浆后7453.200 4471.920 20.400 11.170 2.760 野青野青灰岩灰岩注浆前注浆前2.180 3529.630 2324.390 8.400 6.074 1.555 注浆后注浆后8824.074 5810.976 21.000 15.

14、185 3.888 炭质炭质泥岩泥岩注浆前注浆前33.730 2268.000 1360.800 8.160 3.881 0.624 注浆后注浆后5670.000 3402.000 20.400 9.702 1.560 普通锚喷支护普通锚喷支护帮底注浆锚杆帮底注浆锚杆+锚索锚索+底板反拱底板反拱+喷射混凝土支护喷射混凝土支护 监测线监测线10m12m2号测站1号测站图图7-8 测站布置示意图测站布置示意图8m10m4号测站3号测站现场监测（a）表面收敛测点布置）表面收敛测点布置AOCBAD(b)弯头测钉尺寸示意图弯头测钉尺寸示意图505035016345782169锚杆锚索喷射混凝土锚杆锚索喷

15、射混凝土锚杆锚索协调支护锚杆锚索协调支护 岩性岩性厚度厚度体积模量体积模量(K/MPa)剪切模量剪切模量(G/MPa)内摩擦内摩擦角角(/)粘结力粘结力（C/MPa）抗拉强度抗拉强度（MPa）中砂岩中砂岩21.008824.075810.9821.0015.193.89粉砂岩粉砂岩3.147453.204471.9220.4011.172.76粉细砂岩互层粉细砂岩互层2.669696.095267.9519.8013.793.38铝土质粉砂岩铝土质粉砂岩3.345722.003433.2018.0011.982.762煤层煤层4.501368.50631.6215.002.060.66粉砂岩粉砂岩3.227453.204471.9220.4011.172.762下煤层下煤层1.081368.50631.6215.002.060.66粉砂岩粉砂岩2.405670.003402.0020.409.702.76中砂岩中砂岩18.308824.075810.9821.0015.193.89监测线监测线位移监测线监测线主应力应力峰值距巷道从小到大：顶角顶板两帮底脚