岩石力学2

资源与环境工程学院井巷维护资源与环境工程学院井巷维护基本原理井巷维护基本原理一、井巷维护原则井巷维护总原则：提高围岩强度，降低围岩应力，改善围岩应力状态，以便充分发挥围岩的自身抗力去支撑井巷地压。资源与环境工程学院井巷维护基本原理井巷维护一般原则：1、选择合理的井巷位置。①井巷位置应尽可能布置在水文地质条件较好，没有软弱夹层的岩体中，避开受水侵蚀易膨胀的岩层和难以维护的地质构造破碎带、化学蚀变岩层以及溶岩地层等。②应尽量避免把井巷布置在岩性变化较大的岩体中，在褶皱地区，应尽量避免将巷道布置在背斜和向斜轴部。③井巷布置应尽量避免回采工作的影响。资源与环境工程学院井巷维护基本原理2、选择合理的井巷断面形状和尺寸。①巷道断面的最大尺寸应当沿着最大来压方向布置。②最大来压方向的巷道周边应尽量选用曲线形状，当顶压大时巷道顶部应呈曲线形。③巷道断面在满足生产要求的前提下，同时应考虑便于开挖，易于维护和经济合理。资源与环境工程学院井巷维护基本原理3、选择合理的支护类型①应根据地压类型选择支护结构。②中型以上矿山的主要运输巷道，或松软岩层中的巷道，应采用喷锚支护。③使用传统支架时，支架不仅要满足强度条件，还要具有合理的刚度，尤其在变形地压较大的条件下，支架应具有可缩性。资源与环境工程学院井巷维护基本原理4、确定合理的支护时间。5、改变巷道围岩应力状态，减小巷道周边应力集中。6、减小爆破对围岩的损伤，保持或设法提高岩体强度。资源与环境工程学院支护类型二、支护类型（一）普通支护1、刚性支护2、可缩性支护资源与环境工程学院支护类型bubp0刚性支架増阻可缩性支架恒阻可缩性支架bubp0刚性支架増阻可缩性支架恒阻可缩性支架资源与环境工程学院支护类型（二）喷锚支护是锚杆和喷射混凝土联合支护的简称。资源与环境工程学院支护形式三、支护形式1、碹（衬砌）2、支架3、锚杆、锚索4、注浆资源与环境工程学院支护结构四、支护结构1、直墙拱顶形支护结构1o2o3o1o2o3o1oR1oRooRoRo断面利用率从左到右依次减小，但稳定性顺序恰好相反资源与环境工程学院支护结构2、马蹄形支护结构1o2o3o1o2o3o1o2o3o1o2o3o资源与环境工程学院支护结构3、全封闭形支护结构资源与环境工程学院支护结构4、断面形状与稳定性的关系2211334455661到6，稳定性依次降低资源与环境工程学院喷锚支护喷锚支护一、喷层的力学作用1、防护加固围岩，提高围岩强度。2、改善围岩和支架的受力状态。资源与环境工程学院喷锚支护221rapr221rap无喷层时0rp222221raprapir22221raprapi有喷层时irpipp2资源与环境工程学院喷锚支护二、喷层厚度的计算（一）、喷层厚度的分布范围1、喷层厚度上限：一般不小于石子粒径的1.5倍，通常为3---5cm。2、喷层厚度下限：一般不大于20cm。资源与环境工程学院喷锚支护（二）、喷层厚度计算对于散体危岩1、按“冲切型”破坏计算tShLWLSWht岩体自重W岩体底面周长L喷层厚度h混凝土抗拉强度tS资源与环境工程学院喷锚支护2、按“撕开型”破坏计算3134634.3EkLSWhl拉伸系数k混凝土弹性模量E喷层与岩面间的粘结强度lS资源与环境工程学院喷锚支护对于软弱围岩1、将其视为一种结构，按厚壁筒公式计算12110tiSpad喷层支护抗力ip喷层内半径0a喷层单轴抗压强度tS喷层厚度d资源与环境工程学院喷锚支护2、按剪切破坏计算喷层厚度Sbpdi2sin喷层支护抗力ipb地压作用范围喷层抗剪强度S喷层厚度d资源与环境工程学院喷锚支护二、锚杆的力学作用1、悬吊作用2、减跨作用3、组合作用4、挤压加固作用（组合拱）资源与环境工程学院喷锚支护资源与环境工程学院喷锚支护三、锚杆的类型按锚固方式不同可分为：1、端部锚固式锚杆（预应力锚杆）：靠端部的锚头将杆体锚固在岩体内，杆体的加一端用螺母将垫板压紧在岩壁上。资源与环境工程学院喷锚支护2、全长锚固式：将杆体插入到钻孔中靠粘结力或摩擦力锚固岩体的锚杆。又分为全长粘结式和全长摩擦式两种形式。资源与环境工程学院喷锚支护3、先端部锚固后全长锚固的锚索：锚索体为一束钢丝，通过一端固定于孔底，另一端在孔外施加拉应力并固定，最后向孔内注入水泥砂浆的锚固方式。资源与环境工程学院喷锚支护四、锚杆的计算以层状软岩为例，当采用粘结式锚杆支护锚杆长度计算321lllL1l外露长度，一般取50～100mm2l有效长度，一般取顶板岩层变形厚度，对于松散体，可取规则拱形的自然平衡拱高。3l锚固深度资源与环境工程学院喷锚支护锚固深度的确定Cdldt324Cdlt43杆体直径，通常取16～22mmd锚杆许用拉应力t砂浆与锚杆的许用粘结力C资源与环境工程学院喷锚支护锚杆间距计算每根锚杆承受载荷22ilrkpi锚杆间距i岩体容重r安全系数，通常取2～3k4222dilrkt22lrkdit资源与环境工程学院新奥法新奥法主要原则：1、充分利用岩体强度，发挥岩体自承受能力。2、正确运用围岩与支护的共同作用原理，恰当利用岩体蠕变发展规律。3、把监测作为必要手段，始终监测支护位移及压力变化。4、强调封底的重要性，务必封底。5、施工、监测、设计三结合。资源与环境工程学院围岩监测六、围岩监测主要原则1、岩体变形与位移监测。2、围岩应力与支架压力监测。资源与环境工程学院围岩监测岩体变形与位移监测1、围岩表面位移测量①裂隙位移的人工监测②围岩表面位移的仪表观测2、围岩内部位移的测量3、围岩松动圈的弹性波测定4、围岩破坏的声发射监测资源与环境工程学院围岩监测围岩应力与支架压力监测1、围岩应力变化的光弹测量2、锚杆测力计3、围岩与支架压力检测4、光电技术检测