第四章_井巷掘进与支护

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f Rc 10
式中： Rc ——岩石的单向抗压强度，MPa
岩石强度分级表如下表
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根据f值的大小，将岩石分为十级十五种，煤炭行业归 纳为5大类。 Ⅰ类：稳定围岩，f＞10； Ⅱ类：稳定性较好围岩，f=8～10 Ⅲ类:中等稳定性围岩，f=4～6 Ⅳ类：稳定性较差围岩，f=2～3 Ⅴ类：不稳定围岩，f＜2
（二）质量指标分类 引用岩心质量指标（反映围岩的整体状况和裂隙发 育程度），将围岩划分为5大类:
RQD（岩心复原率）=

Ⅰ类：稳定围岩，RQD＞90%； Ⅱ类：稳定性较好围岩，RQD=75%～90% Ⅲ类: 中等稳定性围岩，RQD=50%～75% Ⅳ类：稳定性较差围岩， RQD=25%～50% Ⅴ类：不稳定围岩，RQD＜25% （三）松动圈围岩分类
随着煤炭开采深度的增加，围岩分类的主要因 素是围岩软化和地应力增高。
根据松动圈的大小，结合锚喷支护机理及巷道 支护难易程度，将围岩分为3大类6小类

Ⅰ类：稳定围岩，LP ＜ 400mm； Ⅱ类：稳定性较好围岩， LP =400～1000mm Ⅲ类: 中等稳定性围,LP =1000～1500mm Ⅳ类：稳定性较差围岩,LP =1500～2000mm Ⅴ类：不稳定围岩， LP =2000～3000mm Ⅵ类：极不稳定围岩， LP ＞3000mm （四）锚喷围岩分类（见表1—4） （五）煤巷顶板围岩稳定性分类
分类指标包括
①三个强度，即顶板、底板岩石及煤层的单向抗压 强度（MPa） ②三个距离，即巷道埋深、护巷煤柱宽度、直接顶 初次垮落步距
③一个比值，即直接顶厚度与采高之比

Ⅰ类：非常稳定围岩
Ⅱ类：稳定围岩
Ⅲ类:中等稳定性围岩 Ⅳ类：不稳定围岩
Ⅴ类：极不稳定围岩
二、井巷地压
原岩体——地下岩体在受采动影响前称为原岩体。 原岩应力——由于自重和构造作用，在其内部引起 的应力，称为原岩应力。
地压显现——采掘工作破坏了原岩应力的平衡状 态，使巷道围岩产生二次应力，若二次应力大于岩 体极限强度，就产生变形或松动，这种现象称为地 压显现
地压——作用在围岩和支架上的力称为地压。

（一）变形地压及控制
变形地压包括弹性变形压力和塑性变形压力
1、弹性变形压力——当围岩为Ⅰ、Ⅱ类稳定的坚硬 砂岩或石灰岩时，巷道开挖后，在巷道两侧形成的 支撑压力，不造成巷道失稳。即使受采动影响，由 于岩石强度较高，巷道围岩仍处于弹性变形范围之 内，容易维护，对支架形式的选择、支架参数的确 定、支护施工的管理均要求不严。因此弹性变形压 力，不是支护的对象。
2、塑性变形压力——当围岩为中等稳定的砂岩、砂 页岩以及坚硬的页岩时，巷道开挖后，支撑压力可 造成巷道局部片落，使围岩产生塑性变形压力。
如果能及时支护，保证支护形式合理，支架参数科 学，使支架、围岩及外荷三位一体共同作用，约束 围岩变形而不片帮，顶板下沉而不离层，压力释放 而不松动，不会造成巷道失稳。

3、变形压力的控制
原岩压力是造成围岩压力的根本原因，但并不是 直接原因，支撑压力才是造成围岩变形的直接原 因。所以减小应力集中和避免采动影响是控制变 形压力的首要措施，其次是采用可缩支架，最大 限度的释放变形压力，达到科学支护的目的。再 者重视围岩监测，及时反馈监测数据和有效采取 二次支护措施，保证不产生松动压力。
（二）松动地压
松动压力与变形压力完全不同，它是松动岩体的 重量直接作用于支护结构上的载荷，任何断面形 状的巷道，均显现顶压大而测压小，底部一般不 显现。
产生松动地压的原因有地质因素和施工因素两
方面，松动地压在各种地层中均有可能出现。

三、巷道断面形状及尺寸
（一）巷道断面形状 1、平顶型——包括梯形、矩形和不规则型形。 特点：服务年限短，受动压影响的煤巷或半煤岩巷，如区 段平巷、开切眼、采区上、下山等采准巷道。 1）梯形巷道—断面利用率高，断面较小，多为架棚支护， 常用于围岩稳定、地压不大的巷道。 2）矩形巷道—断面较大，利于工作面通风，常采用组合 瞄杆配瞄索支护，适应综采工作面平巷和顶板稳定的煤层。 3）不规则巷道—如倒梯形或多边形巷道，多数适用于保 护顶板完整的倾斜煤层中布置的巷道，常用组合瞄杆配瞄 索支护，若遇到破碎顶板时，才使用架棚支护。

2、拱形巷道包括半圆拱形、切圆拱形和三心拱形。 拱形巷道适应服务年限长、断面大，岩性好的开 拓巷道，如斜井井筒、井底车场、运输大巷和石 门等。
1）半圆拱形和切圆拱形，常用于锚喷支护的岩 巷或使用U形钢可缩支架的煤巷 2）三心拱形，断面利用率高，拱高小，常用于 架线机车运输的砌碹巷道。
3、封闭型巷道包括马蹄形、圆形或椭圆形
封闭型巷道适应不稳定岩层或严重底凸的岩层 马蹄形、圆形多数为砌碹支护，采准巷道可选用 U形钢可缩支架挂底梁的封闭支护。

（二）巷道断面尺寸 巷道断面分掘进断面和净断面。 掘进断面—未进行支护的毛断面。 净断面—支护后的断面。 巷道断面尺寸的确定主要依据是巷道用途、支护方式、运 输设备的外形尺寸、轨道数目及有关安全间隙。 巷道断面尺寸的确定步骤如下： 1、巷道宽度 ①巷道净宽 B=m+A+n（单轨） B=m+2A+b+n（双轨） B—巷道净宽 (mm)
m—非人行道一侧安全间隙,以《煤矿安全规程》为准， 一般不小于250mm A—运输设备中最大宽度 n—人行道宽度（＞800mm） b—双轨道大巷运输设备之间的最小间隙 （＞800mm）

②巷道掘进宽度
B1=B+2e3+2δ
式中 B1—掘进宽度 _e3—支护厚度（喷 层厚度） δ—最大允许收敛值，稳定岩层 取75mm

2、巷道高度 （1）巷道净高度 净高＝拱高＋墙高，墙高＝轨面至拱基高 度＋道碴面至轨面高度（160mm）
公式 H0=h0+h2 （2）掘进高度 H=H0+hc+e2，+ δ
Hc 道床参数

e2，锚杆尾部外露长度 。

3、巷道净断面积 半圆拱巷道 S净=B（0.39B+h2） 三心拱巷道 S净=B（0.26B+h2）
4、巷道掘进断面积 半圆拱巷道 S掘=B（0.39B1+h2） 三心拱巷道 S掘=B（0.26B1+h2）
5、巷道最大允许通过风速校核
v= v—巷道内风速，m/s Q—设计通过巷道的风量，m3/s v允—《安全规程》中所允许的最大风速