巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移理論與技術(shù)

1巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移理論與技術(shù)11概述2巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移理論3頂板掘巷應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)4底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)5煤層上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)6巷道底板松動爆破應(yīng)力轉(zhuǎn)移與注漿加固技術(shù)7巷道迎頭超前鉆孔應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)8國內(nèi)外其它技術(shù)主要內(nèi)容21概述主要內(nèi)容21.概述31.概述3

圍巖松軟破碎

單軸抗壓強度<30～40MPa

深井（自重應(yīng)力）

高應(yīng)力采動應(yīng)力（原巖應(yīng)力的2～8倍）

構(gòu)造應(yīng)力

松軟破碎＋高應(yīng)力大變形巷道難維護(hù)的原因4

圍巖松軟破碎

單軸抗壓強度<30～40MP第一類，圍巖軟弱型，即軟巖巷道第二類，采動影響型，即動壓巷道第三類，深井高應(yīng)力型，即深井巷道高應(yīng)力巷道類型5第一類，圍巖軟弱型，即軟巖巷道高應(yīng)力巷道類型5我國國有大中型煤礦開采深度每年約以10～12m的速度向深部增加。一些老礦區(qū)和缺煤礦區(qū)相繼進(jìn)入深部開采階段。由于開采深度的加大，巖體應(yīng)力急劇增加，地溫升高，當(dāng)巖體應(yīng)力達(dá)到甚至超過巖體強度時，有關(guān)巖體力學(xué)科學(xué)與工程的若干問題由量變逐漸發(fā)生質(zhì)的變化，造成深部開采的極端困難，并引發(fā)礦井重大安全事故危險性增加，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。深井軟巖成為重點6我國國有大中型煤礦開采深度每年約以10～12m的速度向深部我國是世界產(chǎn)煤大國。我國煤炭儲量大部分埋藏在深部，埋深大于600m和1000m的儲量分別占到73.19%和53.17%。我國人口眾多，用煤量大，不可能關(guān)閉深部礦井而依靠進(jìn)口煤炭。因此，無論從戰(zhàn)略高度還是從當(dāng)前生產(chǎn)實際出發(fā)，都迫切需要積極開展深部開采中的基礎(chǔ)理論研究，以求在新理論的指導(dǎo)下，使實用技術(shù)有新的突破和發(fā)展，使礦井深部開采走上安全、高產(chǎn)高效的健康軌道。7我國是世界產(chǎn)煤大國。我國煤炭儲量大部分埋藏在深部，埋深大于6礦井高應(yīng)力巷道具有圍巖破碎嚴(yán)重，塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍很大，蠕變嚴(yán)重，巖石峰后狀態(tài)和性質(zhì)、長時強度發(fā)生變化等特點。這些特點造成巷道維護(hù)困難、維護(hù)費用高，影響生產(chǎn)等一系列問題。高應(yīng)力巷道特點8礦井高應(yīng)力巷道具有圍巖破碎嚴(yán)重，塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍很大，蠕變合理可靠的支護(hù)

加固圍巖（錨桿、注漿）

圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移

上述綜合技術(shù)大變形巷道圍巖控制的技術(shù)途徑9合理可靠的支護(hù)

對于高應(yīng)力巷道來說，相對降低圍巖應(yīng)力以達(dá)到保護(hù)巷道，是控制巷道圍巖變形的一條有效途徑。因此，從控制應(yīng)力的角度提出“巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移理論與技術(shù)”的研究問題研究巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移10研究巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移10巷道圍巖應(yīng)力的

轉(zhuǎn)移理論11巷道圍巖應(yīng)力的

轉(zhuǎn)移理論11研究基礎(chǔ)煤層采動引起回采空間周圍巖層應(yīng)力重新分布，而且將該應(yīng)力向底板巖層深部傳遞?？蓪⒚簩拥装宓膸r層視為一個半無限體。半平面體彈性問題是研究半無限平面體在邊界上受切向或法向分布力或集中力（力偶）作用時的平面彈性問題。應(yīng)用格林函數(shù)，先通過邊界歸化將雙調(diào)和方程邊值問題轉(zhuǎn)化為一個只與邊界面力有關(guān)的邊界積分方程，再根據(jù)已知的面力條件通過具體積分可以直接得到半平面體各種彈性問題的解析解。12研究基礎(chǔ)煤層采動引起回采空間周圍巖層應(yīng)力重新分布，而且將該半平面問題應(yīng)力函數(shù)邊界積分公式研究得到上半平面重調(diào)和方程的Poisson積分公式：研究區(qū)域內(nèi)各點的應(yīng)力為：13半平面問題應(yīng)力函數(shù)邊界積分公式研究得到上半平面重調(diào)和方程的P底板應(yīng)力增量分布采空區(qū)上覆巖層產(chǎn)生彎曲、沉降，斷裂甚至垮落，工作面前方和采空區(qū)兩側(cè)的煤體和煤柱上應(yīng)用增加。將采動支承壓力簡化為以下的計算圖。b2為松塌區(qū)，b為松弛區(qū)及塑性區(qū)，b1為應(yīng)力升高的彈性區(qū)及原巖應(yīng)力區(qū)14底板應(yīng)力增量分布采空區(qū)上覆巖層產(chǎn)生彎曲、沉降，斷裂甚至垮落將上述模型分三段進(jìn)行積分計算后得到以下應(yīng)力公式：15將上述模型分三段進(jìn)行積分計算后得到以下應(yīng)力公式：15力學(xué)模型的建立煤礦上行開采時，下部煤層可設(shè)為帶狀無限長板，通過復(fù)變函數(shù)方法對彈性帶狀無限長板應(yīng)力問題進(jìn)行求解，建立以下力學(xué)模型。上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理16力學(xué)模型的建立煤礦上行開采時，下部煤層可設(shè)為帶狀無限長板力學(xué)模型的建立根據(jù)帶狀無限長板的應(yīng)力函數(shù)，結(jié)合邊界條件，計算得到板的應(yīng)力解析表達(dá)式為：17力學(xué)模型的建立根據(jù)帶狀無限長板的應(yīng)力函數(shù)，結(jié)合邊界條件，開采煤層頂板中的應(yīng)力在煤礦開采過程中，采空區(qū)出現(xiàn)垮落帶，結(jié)構(gòu)模型簡化如圖。18開采煤層頂板中的應(yīng)力在煤礦開采過程中，采空區(qū)出現(xiàn)垮落帶，結(jié)算例：取垮落帶寬度為200m，兩側(cè)未采煤層距垮落帶中心x軸距離為100m，頂板承受的上部載荷（原巖應(yīng)力）p0=10.5MPa，底部煤柱支承載荷p1=21MPa，計算寬度100m，上部載荷作用的范圍為400m，頂板厚度a=50m，則得到垂直應(yīng)力分布圖如下可見，采空區(qū)上方垂直應(yīng)力有大幅度減少，距離采空區(qū)越近減少幅度越大，隨著遠(yuǎn)離采空區(qū)逐步增大，逐漸恢復(fù)到原巖應(yīng)力。煤柱附近垂直應(yīng)力的值較大，且均為壓應(yīng)力；隨著距離的增加，應(yīng)力逐漸減小，逐漸恢復(fù)到原巖應(yīng)力。19算例：取垮落帶寬度為200m，兩側(cè)未采煤層距垮落帶中心x軸距對高應(yīng)力巷道而言，在頂板或底板開掘巷道并松動爆破，形成卸壓帶，從而將圍巖應(yīng)力往深部轉(zhuǎn)移，降低了被保護(hù)巷道圍巖淺部的應(yīng)力，這是一種巷道保護(hù)的有效方法。為簡化計算，對于頂板或底板中開掘的大面積卸壓帶，可以將其簡化為狹長橢圓形。關(guān)于橢圓孔的平面問題，通過復(fù)變函數(shù)計算，給出了卸壓孔周圍較大范圍圍巖應(yīng)力分布的理論計算公式。頂、底板掘巷及松動爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理20對高應(yīng)力巷道而言，在頂板或底板開掘巷道并松動爆破，形成卸壓頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理巷道頂板掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的簡單模型21頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理巷道頂板掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的簡單模型2底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理簡單模型22底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理簡單模型22狹長橢圓孔口孔邊無均布壓力的復(fù)變函數(shù)通解23狹長橢圓孔口孔邊無均布壓力的復(fù)變函數(shù)通解23狹長橢圓孔口孔邊有均布壓力的復(fù)變函數(shù)通解24狹長橢圓孔口孔邊有均布壓力的復(fù)變函數(shù)通解24算例：取qx=0.5，qy=1，橢圓長軸a＝15m，短軸b＝0.5m，孔邊內(nèi)壓q=0.1，計算結(jié)果如下(分別為卸壓孔正上方的水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力等值線圖)狹長松動爆破卸壓孔圍巖應(yīng)力計算25算例：取qx=0.5，qy=1，橢圓長軸a＝15m，短軸b＝橢圓卸壓孔對側(cè)向壓力的降低效果不太明顯；而對垂直壓力的降低效果顯著，可根據(jù)實際需要改變卸壓孔的尺寸來控制對垂直應(yīng)力降低的效果。因此對于采動影響下頂?shù)装逡平看蟮尼际液拖锏朗鞘钟行У膰鷰r應(yīng)力轉(zhuǎn)移的技術(shù)途徑。結(jié)論26橢圓卸壓孔對側(cè)向壓力的降低效果不太明顯；而對垂直壓力的降低效3頂板掘巷

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)273頂板掘巷

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)27頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理巷道頂板掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的簡單模型28頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理巷道頂板掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的簡單模型2巷道頂部掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的效果29巷道頂部掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的效果29膠帶輸送機硐室與回采工作面的關(guān)系膠帶輸送機硐室位于1306工作面南側(cè)50m處，與3#煤層間距為28~60m。該采區(qū)內(nèi)，3#煤層為主采煤層，其平均厚度為9m，分3層開采，分層采高2.8~3.0m。鮑店煤礦工程實例30膠帶輸送機硐室與回采工作面的關(guān)系膠帶輸送機硐室位于1306工問題的提出由于北翼采區(qū)的1301和1304工作面的開采，隨著工作面的推進(jìn)，巷道受到了相當(dāng)嚴(yán)重的破壞，特別是1304工作面跨大巷回采期間，北翼膠帶輸送機大巷底鼓量達(dá)1235mm，頂板下沉量達(dá)388mm，兩幫最大移近量達(dá)1250mm，斷面縮小為原斷面的55%。北翼膠帶輸送機大巷的破壞不僅嚴(yán)重影響了礦井的正常生產(chǎn)，而且巨大的巷道維護(hù)費用也大大降低了礦井的經(jīng)濟(jì)效益。31問題的提出由于北翼采區(qū)的1301和1304工作面的開采，隨頂部掘巷的研究方案為解決問題，初步提出以下五種方案，利用數(shù)值計算方法進(jìn)行研究：方案一：無頂部卸壓巷時方案二：硐室頂部開掘8×2m2卸壓巷方案三：硐室頂部開掘12×2m2卸壓巷方案四：硐室頂部開掘16×2m2卸壓巷方案五：硐室頂部開掘20×2m2卸壓巷32頂部掘巷的研究方案為解決問題，初步提出以下五種方案，利用研究結(jié)果一：對控制圍巖變形的影響方案12345底鼓量（mm）20117013510267比值10.850.680.510.3333研究結(jié)果一：對控制圍巖變形的影響方案12345底鼓量（mm）研究結(jié)果二：對圍巖應(yīng)力場的影響34研究結(jié)果二：對圍巖應(yīng)力場的影響34頂部卸壓巷設(shè)計方案35頂部卸壓巷設(shè)計方案35松動爆破炮眼布置圖36松動爆破炮眼布置圖36現(xiàn)場實測分析2112位移速度1－頂?shù)?－兩幫37現(xiàn)場實測分析2112位移速度1－頂?shù)?74底板掘巷

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)384底板掘巷

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)38底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理簡單模型39底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理簡單模型39蔣莊煤礦工程實例問題的提出

蔣莊煤礦南翼一部和二部強力膠帶輸送機擔(dān)負(fù)著礦井水平的南翼煤巖輸送任務(wù)，因此其機頭硐室群的良好維護(hù)就是十分重要的問題，一旦出現(xiàn)問題，勢必影響到全礦井的生產(chǎn)。40蔣莊煤礦工程實例問題的提出蔣莊煤礦南翼一部和二部強力膠帶輸膠帶機頭硐室群與3上307、3下307工作面平面位置對照圖41膠帶機頭硐室群與3上307、3下307工作面平面位置對照圖4南翼二部強力膠帶輸送機頭硐室群平面圖42南翼二部強力膠帶輸送機頭硐室群平面圖42硐室維護(hù)的難點1、硐室群的組成復(fù)雜：有三個電機硐室、1個張緊絞車硐室、轉(zhuǎn)載機巷、操作間及幾條與硐室相連通的巷道組成。2、3上煤層開采對硐室的影響：該煤層距硐室30m。（已采）3、3下煤層開采對硐室群影響大：硐室群距離3下煤層約15m。4、硐室群的維護(hù)效果要求高：不允許有明顯底鼓和基礎(chǔ)破壞。5、主要硐室的斷面大。43硐室維護(hù)的難點1、硐室群的組成復(fù)雜：有三個電機硐室、1個張緊計算結(jié)果1：垂直應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果硐室受采動影響期間，如不采用底板掘巷應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)，主要硐室周邊的垂直應(yīng)力最大為40MPa左右。采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主要硐室周邊的垂直應(yīng)力降低為7.5MPa左右。效果十分明顯。44計算結(jié)果1：垂直應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果硐室受采動影響期間，如不采用計算結(jié)果2：水平應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果受采動影響期間，不采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)時，硐室底板最大水平應(yīng)力為48MPa。采用轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主硐室底板的水平應(yīng)力減小為15MPa左右。45計算結(jié)果2：水平應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果受采動影響期間，不采用應(yīng)力轉(zhuǎn)計算結(jié)果3：垂直位移的控制效果硐室受采動影響期時間，如不采用底板掘巷應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)，主硐室頂板下沉量可達(dá)193.4mm，底鼓量達(dá)158.8mm。采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主硐室基本無底鼓。效果顯著。46計算結(jié)果3：垂直位移的控制效果硐室受采動影響期時間，如不采應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)對圍巖的控制效果比較注：（）內(nèi)數(shù)字表示采取應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)與不采取應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)時的變形比值。負(fù)值表示整體下沉。47應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)對圍巖的控制效果比較注：（）內(nèi)數(shù)字表示采取應(yīng)力轉(zhuǎn)卸壓巷主要參數(shù)的研究模型48卸壓巷主要參數(shù)的研究模型48工業(yè)性試驗方案49工業(yè)性試驗方案49圍巖變形實測（1）采動影響下，圍巖變形不明顯。（2）硐室兩幫相對移近量在20mm之內(nèi)。（3）底鼓量在10mm左右。50圍巖變形實測（1）采動影響下，圍巖變形不明顯。505煤層上行開采

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)515煤層上行開采

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)51基本的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的基本原理為：下部煤層先行開采后，在采空區(qū)上方形成冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶，上部煤層處于裂隙帶或緩沉帶內(nèi)。采空區(qū)上方巖層應(yīng)力發(fā)生變化，此區(qū)域的應(yīng)力顯著降低。將上部煤層的巷道和工作面布置在下部煤層開采邊界影響范圍以內(nèi)，即布置在煤巖層已發(fā)生充分移動變形的區(qū)域內(nèi)，巷道和工作面處于應(yīng)力已經(jīng)轉(zhuǎn)移的低應(yīng)力區(qū)，可以顯著降低支護(hù)難度，有效提高礦井的生產(chǎn)安全水平。52基本的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的基本原理為：下部煤層先孫村煤礦工程實例問題的提出孫村煤礦-800m水平埋深達(dá)980m，其原巖應(yīng)力中最大水平主應(yīng)力與垂直主應(yīng)力之比為1.34:1.0，屬構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜區(qū)域。當(dāng)受到采動影響后圍巖應(yīng)力將提高到原巖應(yīng)力的3～8倍，對巷道維護(hù)帶來嚴(yán)重困難。該礦上組煤的主采煤層為二、四層煤。二層煤平均厚度2.02m，四層煤厚度1.15-2.15m，層間距平均為22m，煤層頂?shù)装逡陨皫r、粉細(xì)砂巖為主體；三層煤厚度平均為1.0m，局部可采，與四層煤之間的層間距為（6.0~28.0）/16.0m，與二層的層間距為（3.0~7.0）/5.0m。53孫村煤礦工程實例問題的提出孫村煤礦-800m水平埋深達(dá)9覆巖裂隙帶發(fā)育分帶特征（井下探測研究）根據(jù)鉆孔注水漏失量和鉆孔巖芯鑒定結(jié)果與沖洗液漏失情況，可得到四煤采空區(qū)覆巖裂隙發(fā)育分帶規(guī)律，即從四煤頂板為起點沿地層法向的分帶發(fā)育特征為：0m~4.6m為冒落帶；4.6m~7.2m為強裂隙帶；7.2m~13.6m為中裂隙帶；13.6m~19.1m為弱裂隙帶；19.1~25.5m為彎曲下沉帶。裂高為采高的13.6倍。54覆巖裂隙帶發(fā)育分帶特征（井下探測研究）根據(jù)鉆孔注水漏失量物理模擬研究模型55物理模擬研究模型55模擬結(jié)果1：四煤開采時老頂初次破斷情況56模擬結(jié)果1：四煤開采時老頂初次破斷情況56模擬結(jié)果2：四煤開采時老頂周期破斷情況57模擬結(jié)果2：四煤開采時老頂周期破斷情況57模擬結(jié)果3：四煤開采后二煤的賦存狀態(tài)58模擬結(jié)果3：四煤開采后二煤的賦存狀態(tài)58模擬結(jié)果4：四煤上行開采條件下二煤采動時的情況59模擬結(jié)果4：四煤上行開采條件下二煤采動時的情況59上行開采時上覆圍巖活動特征①、覆巖運動與結(jié)構(gòu)可明顯地劃分為冒落帶，強、中、弱裂隙帶及緩沉帶。四煤冒落帶高度為7.32m（采高m=2.28m）；強裂隙帶高度為7.58m；中裂隙帶高度為9.26m；其上部為弱裂隙帶和緩沉帶。②、強、中裂隙帶內(nèi)巖層呈現(xiàn)明顯的周期性運動，頂板離層、斷裂所形成的離層裂隙與斜交裂隙都十分發(fā)育，強裂隙帶內(nèi)巖層可能會有微量的層間錯動，中裂隙帶以上巖層無層間錯動。以上的巖層運動以離層裂隙為主，有輕微的斜交裂隙出現(xiàn)。60上行開采時上覆圍巖活動特征①、覆巖運動與結(jié)構(gòu)可明顯地劃分③、二煤處于中裂隙帶上方、弱裂隙帶底部，只產(chǎn)生離層裂隙及輕微的周期性斜交裂隙，并在工作面后方及時得到閉合。二煤及其頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)保持完整，不發(fā)生臺階錯動。④、對二煤復(fù)合頂板托頂煤及夾矸的上行開采實驗表明，由于上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移作用，二煤復(fù)合頂板在控頂區(qū)上方能夠較好地維持頂板穩(wěn)定，可以實現(xiàn)復(fù)合頂板煤層的上行開采。⑤、開采四煤能降低二煤的應(yīng)力強度水平，減緩沖擊地壓的危險，并能減弱二煤的來壓強度和地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力的影響。61③、二煤處于中裂隙帶上方、弱裂隙帶底部，只產(chǎn)生離層裂隙及上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的理論計算結(jié)果由圖可見，四煤上行開采后，在二煤和四煤范圍內(nèi)，圍巖中的垂直應(yīng)力明顯降低。而在二煤采空區(qū)前方垂直應(yīng)力約為原巖應(yīng)力的160％～126％。這表明，由于四煤的上行開采，致使采空區(qū)上部一定范圍內(nèi)的煤層應(yīng)力轉(zhuǎn)移到了采空區(qū)附近的煤巖層中，在開采范圍內(nèi)形成了低應(yīng)力區(qū)，為上部二煤的開采創(chuàng)造了有利的應(yīng)力環(huán)境。62上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的理論計算結(jié)果由圖可見，四煤上行開采后，應(yīng)力轉(zhuǎn)移后上部煤層巷道圍巖變形曲線受采動影響時63應(yīng)力轉(zhuǎn)移后上部煤層巷道圍巖變形曲線受采動影響時63應(yīng)力轉(zhuǎn)移后對上部煤層工作面的影響（1）在下行開采時，二煤工作面由于頂板壓力大，煤壁片幫與機道冒漏頂現(xiàn)象十分嚴(yán)重。采用上行開采后，二煤回采工作面復(fù)合頂板穩(wěn)定，工作面無冒漏頂事故發(fā)生，平均原煤單產(chǎn)與推進(jìn)速度提高到1.88倍。（2）二煤具有強烈沖擊傾向，上行開采完全消除了沖擊危險。

64應(yīng)力轉(zhuǎn)移后對上部煤層工作面的影響（1）在下行開采時，二煤工6底板松動爆破

應(yīng)力轉(zhuǎn)移與注漿加固技術(shù)656底板松動爆破

應(yīng)力轉(zhuǎn)移與注漿加固技術(shù)65基本的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理在巷道底板中布置鉆孔，并進(jìn)行藥壺爆破，在巷道底板中產(chǎn)生圍巖弱化區(qū)，將集中應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖較深部。66基本的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理在巷道底板中布置鉆孔，并進(jìn)行藥壺爆破，松動爆破的關(guān)鍵技術(shù)爆破的內(nèi)部作用原理

當(dāng)發(fā)生內(nèi)部爆破作用時，在圍巖中形成爆破空腔、壓碎圈、裂隙圈及震動圈。裂隙圈的大小是影響應(yīng)力轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素67松動爆破的關(guān)鍵技術(shù)爆破的內(nèi)部作用原理當(dāng)發(fā)生內(nèi)部爆破作用時平頂山六礦工程實踐問題的提出六礦二水平戊二采區(qū)開發(fā)中，設(shè)計的上山絞車房水平標(biāo)高-260m，埋深550m。絞車房坐落在戊11煤層下部5m處，絞車房圍巖由頂部到底板分別為：0.59m厚的戊11煤層、3.91m厚的泥巖、3.24m厚的細(xì)砂巖、4.25m的砂質(zhì)泥巖。該絞車房在掘進(jìn)完成后不久即因底鼓嚴(yán)重而破壞，影響了采區(qū)的生產(chǎn)。分析表明，絞車房的破壞主要是因為較高的圍巖應(yīng)力所致。68平頂山六礦工程實踐問題的提出六礦二水平戊二采區(qū)開發(fā)中，設(shè)技術(shù)路線①、利用松動爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理，將絞車房周圍較高的圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移到深部，為硐室治理創(chuàng)造有利的應(yīng)力環(huán)境。②、在爆破破碎區(qū)中進(jìn)行注漿，對底板進(jìn)行加固，達(dá)到最終穩(wěn)定硐室圍巖的目的。69技術(shù)路線①、利用松動爆破的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理，將絞車房周圍較高方案參數(shù)設(shè)計70方案參數(shù)設(shè)計70圍巖底鼓量觀測結(jié)果與原絞車房不卸壓的底鼓量相比，底鼓量明顯降低，約為原來底鼓量的1/3。71圍巖底鼓量觀測結(jié)果與原絞車房不卸壓的底鼓量相比，底鼓量明7巷道迎頭超前鉆孔

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)727巷道迎頭超前鉆孔

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)72基本原理1——巷道掘進(jìn)頭2——應(yīng)力轉(zhuǎn)移鉆孔1——掘進(jìn)巷道2——超前鉆孔3——鉆孔前垂直應(yīng)力分布曲線4——鉆孔后垂直應(yīng)力分布曲線73基本原理1——巷道掘進(jìn)頭1——掘進(jìn)巷道2——超前鉆孔平頂山十一礦工程實踐巷道圍巖條件己16-17—22120工作面，兩側(cè)均為未開采的實體煤。工作面煤層地質(zhì)構(gòu)造簡單，為單斜構(gòu)造；煤層傾角10°~20°，平均18°，厚度5.0~10.0m，煤的堅固性系數(shù)f值1.0左右；工作面地面標(biāo)高166.39~175.30m，煤層底板等高線標(biāo)高-680~-750m，工作面埋深846.39~925.3m。巷道沿煤層頂板掘進(jìn)，斜梯形斷面。巷道埋深達(dá)800m。74平頂山十一礦工程實踐巷道圍巖條件己16-17—22120不同鉆孔長度時的應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較分別打4、6、8、12、14、16m鉆孔時，圍巖高應(yīng)力（30MPa、40MPa）位置的變化情況。應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果相當(dāng)明顯。75不同鉆孔長度時的應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較分別打4、6、8、12、鉆孔位置對頂?shù)装逡平鼫p小量的影響關(guān)系76鉆孔位置對頂?shù)装逡平鼫p小量的影響關(guān)系76鉆孔長度對頂?shù)装逡平鼫p小量的影響關(guān)系77鉆孔長度對頂?shù)装逡平鼫p小量的影響關(guān)系77鉆孔直徑對頂?shù)装逡平鼫p小量的影響關(guān)系78鉆孔直徑對頂?shù)装逡平鼫p小量的影響關(guān)系78應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較（圍巖變形量）采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移前采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移后79應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較（圍巖變形量）采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移前應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較（圍巖變形速度）采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移前采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移后80應(yīng)力轉(zhuǎn)移效果比較（圍巖變形速度）采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移前8相關(guān)的

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)818相關(guān)的

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)811、開槽孔巷道周邊開槽孔后的應(yīng)力分布Ⅰ－圍巖應(yīng)力較低區(qū)；Ⅱ－應(yīng)力升高區(qū)；Ⅲ－原巖應(yīng)力區(qū)開槽后應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移。槽孔可在底板、兩側(cè)或全斷面。821、開槽孔巷道周邊開槽孔后的應(yīng)力分布開槽后應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移。槽2、松動爆破832、松動爆破83工程實例趙各莊礦垂深900m的7層煤回采巷道。煤層傾角30o，采用非對稱型可縮性支架、錨桿、上幫底角單孔爆破卸壓聯(lián)合控制技術(shù)。100天時間巷道平均底鼓量287mm，較無錨桿、無卸壓段減少了61.6%。84工程實例843、巷道一側(cè)或兩側(cè)布置巷峒

巷道一側(cè)布置巷硐后效果示意圖853、巷道一側(cè)或兩側(cè)布置巷峒巷道一側(cè)布置巷硐后效果示意圖85謝謝！86謝謝！86巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移理論與技術(shù)

87巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移理論與技術(shù)11概述2巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移理論3頂板掘巷應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)4底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)5煤層上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)6巷道底板松動爆破應(yīng)力轉(zhuǎn)移與注漿加固技術(shù)7巷道迎頭超前鉆孔應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)8國內(nèi)外其它技術(shù)主要內(nèi)容881概述主要內(nèi)容21.概述891.概述3

圍巖松軟破碎

單軸抗壓強度<30～40MPa

深井（自重應(yīng)力）

高應(yīng)力采動應(yīng)力（原巖應(yīng)力的2～8倍）

構(gòu)造應(yīng)力

松軟破碎＋高應(yīng)力大變形巷道難維護(hù)的原因90

圍巖松軟破碎

單軸抗壓強度<30～40MP第一類，圍巖軟弱型，即軟巖巷道第二類，采動影響型，即動壓巷道第三類，深井高應(yīng)力型，即深井巷道高應(yīng)力巷道類型91第一類，圍巖軟弱型，即軟巖巷道高應(yīng)力巷道類型5我國國有大中型煤礦開采深度每年約以10～12m的速度向深部增加。一些老礦區(qū)和缺煤礦區(qū)相繼進(jìn)入深部開采階段。由于開采深度的加大，巖體應(yīng)力急劇增加，地溫升高，當(dāng)巖體應(yīng)力達(dá)到甚至超過巖體強度時，有關(guān)巖體力學(xué)科學(xué)與工程的若干問題由量變逐漸發(fā)生質(zhì)的變化，造成深部開采的極端困難，并引發(fā)礦井重大安全事故危險性增加，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。深井軟巖成為重點92我國國有大中型煤礦開采深度每年約以10～12m的速度向深部我國是世界產(chǎn)煤大國。我國煤炭儲量大部分埋藏在深部，埋深大于600m和1000m的儲量分別占到73.19%和53.17%。我國人口眾多，用煤量大，不可能關(guān)閉深部礦井而依靠進(jìn)口煤炭。因此，無論從戰(zhàn)略高度還是從當(dāng)前生產(chǎn)實際出發(fā)，都迫切需要積極開展深部開采中的基礎(chǔ)理論研究，以求在新理論的指導(dǎo)下，使實用技術(shù)有新的突破和發(fā)展，使礦井深部開采走上安全、高產(chǎn)高效的健康軌道。93我國是世界產(chǎn)煤大國。我國煤炭儲量大部分埋藏在深部，埋深大于6礦井高應(yīng)力巷道具有圍巖破碎嚴(yán)重，塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍很大，蠕變嚴(yán)重，巖石峰后狀態(tài)和性質(zhì)、長時強度發(fā)生變化等特點。這些特點造成巷道維護(hù)困難、維護(hù)費用高，影響生產(chǎn)等一系列問題。高應(yīng)力巷道特點94礦井高應(yīng)力巷道具有圍巖破碎嚴(yán)重，塑性區(qū)、破碎區(qū)范圍很大，蠕變合理可靠的支護(hù)

加固圍巖（錨桿、注漿）

圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移

上述綜合技術(shù)大變形巷道圍巖控制的技術(shù)途徑95合理可靠的支護(hù)

對于高應(yīng)力巷道來說，相對降低圍巖應(yīng)力以達(dá)到保護(hù)巷道，是控制巷道圍巖變形的一條有效途徑。因此，從控制應(yīng)力的角度提出“巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移理論與技術(shù)”的研究問題研究巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移96研究巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移10巷道圍巖應(yīng)力的

轉(zhuǎn)移理論97巷道圍巖應(yīng)力的

轉(zhuǎn)移理論11研究基礎(chǔ)煤層采動引起回采空間周圍巖層應(yīng)力重新分布，而且將該應(yīng)力向底板巖層深部傳遞?？蓪⒚簩拥装宓膸r層視為一個半無限體。半平面體彈性問題是研究半無限平面體在邊界上受切向或法向分布力或集中力（力偶）作用時的平面彈性問題。應(yīng)用格林函數(shù)，先通過邊界歸化將雙調(diào)和方程邊值問題轉(zhuǎn)化為一個只與邊界面力有關(guān)的邊界積分方程，再根據(jù)已知的面力條件通過具體積分可以直接得到半平面體各種彈性問題的解析解。98研究基礎(chǔ)煤層采動引起回采空間周圍巖層應(yīng)力重新分布，而且將該半平面問題應(yīng)力函數(shù)邊界積分公式研究得到上半平面重調(diào)和方程的Poisson積分公式：研究區(qū)域內(nèi)各點的應(yīng)力為：99半平面問題應(yīng)力函數(shù)邊界積分公式研究得到上半平面重調(diào)和方程的P底板應(yīng)力增量分布采空區(qū)上覆巖層產(chǎn)生彎曲、沉降，斷裂甚至垮落，工作面前方和采空區(qū)兩側(cè)的煤體和煤柱上應(yīng)用增加。將采動支承壓力簡化為以下的計算圖。b2為松塌區(qū)，b為松弛區(qū)及塑性區(qū)，b1為應(yīng)力升高的彈性區(qū)及原巖應(yīng)力區(qū)100底板應(yīng)力增量分布采空區(qū)上覆巖層產(chǎn)生彎曲、沉降，斷裂甚至垮落將上述模型分三段進(jìn)行積分計算后得到以下應(yīng)力公式：101將上述模型分三段進(jìn)行積分計算后得到以下應(yīng)力公式：15力學(xué)模型的建立煤礦上行開采時，下部煤層可設(shè)為帶狀無限長板，通過復(fù)變函數(shù)方法對彈性帶狀無限長板應(yīng)力問題進(jìn)行求解，建立以下力學(xué)模型。上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理102力學(xué)模型的建立煤礦上行開采時，下部煤層可設(shè)為帶狀無限長板力學(xué)模型的建立根據(jù)帶狀無限長板的應(yīng)力函數(shù)，結(jié)合邊界條件，計算得到板的應(yīng)力解析表達(dá)式為：103力學(xué)模型的建立根據(jù)帶狀無限長板的應(yīng)力函數(shù)，結(jié)合邊界條件，開采煤層頂板中的應(yīng)力在煤礦開采過程中，采空區(qū)出現(xiàn)垮落帶，結(jié)構(gòu)模型簡化如圖。104開采煤層頂板中的應(yīng)力在煤礦開采過程中，采空區(qū)出現(xiàn)垮落帶，結(jié)算例：取垮落帶寬度為200m，兩側(cè)未采煤層距垮落帶中心x軸距離為100m，頂板承受的上部載荷（原巖應(yīng)力）p0=10.5MPa，底部煤柱支承載荷p1=21MPa，計算寬度100m，上部載荷作用的范圍為400m，頂板厚度a=50m，則得到垂直應(yīng)力分布圖如下可見，采空區(qū)上方垂直應(yīng)力有大幅度減少，距離采空區(qū)越近減少幅度越大，隨著遠(yuǎn)離采空區(qū)逐步增大，逐漸恢復(fù)到原巖應(yīng)力。煤柱附近垂直應(yīng)力的值較大，且均為壓應(yīng)力；隨著距離的增加，應(yīng)力逐漸減小，逐漸恢復(fù)到原巖應(yīng)力。105算例：取垮落帶寬度為200m，兩側(cè)未采煤層距垮落帶中心x軸距對高應(yīng)力巷道而言，在頂板或底板開掘巷道并松動爆破，形成卸壓帶，從而將圍巖應(yīng)力往深部轉(zhuǎn)移，降低了被保護(hù)巷道圍巖淺部的應(yīng)力，這是一種巷道保護(hù)的有效方法。為簡化計算，對于頂板或底板中開掘的大面積卸壓帶，可以將其簡化為狹長橢圓形。關(guān)于橢圓孔的平面問題，通過復(fù)變函數(shù)計算，給出了卸壓孔周圍較大范圍圍巖應(yīng)力分布的理論計算公式。頂、底板掘巷及松動爆破圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理106對高應(yīng)力巷道而言，在頂板或底板開掘巷道并松動爆破，形成卸壓頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理巷道頂板掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的簡單模型107頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理巷道頂板掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的簡單模型2底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理簡單模型108底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理簡單模型22狹長橢圓孔口孔邊無均布壓力的復(fù)變函數(shù)通解109狹長橢圓孔口孔邊無均布壓力的復(fù)變函數(shù)通解23狹長橢圓孔口孔邊有均布壓力的復(fù)變函數(shù)通解110狹長橢圓孔口孔邊有均布壓力的復(fù)變函數(shù)通解24算例：取qx=0.5，qy=1，橢圓長軸a＝15m，短軸b＝0.5m，孔邊內(nèi)壓q=0.1，計算結(jié)果如下(分別為卸壓孔正上方的水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力等值線圖)狹長松動爆破卸壓孔圍巖應(yīng)力計算111算例：取qx=0.5，qy=1，橢圓長軸a＝15m，短軸b＝橢圓卸壓孔對側(cè)向壓力的降低效果不太明顯；而對垂直壓力的降低效果顯著，可根據(jù)實際需要改變卸壓孔的尺寸來控制對垂直應(yīng)力降低的效果。因此對于采動影響下頂?shù)装逡平看蟮尼际液拖锏朗鞘钟行У膰鷰r應(yīng)力轉(zhuǎn)移的技術(shù)途徑。結(jié)論112橢圓卸壓孔對側(cè)向壓力的降低效果不太明顯；而對垂直壓力的降低效3頂板掘巷

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)1133頂板掘巷

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)27頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理巷道頂板掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的簡單模型114頂板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理巷道頂板掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的簡單模型2巷道頂部掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的效果115巷道頂部掘巷實現(xiàn)應(yīng)力轉(zhuǎn)移的效果29膠帶輸送機硐室與回采工作面的關(guān)系膠帶輸送機硐室位于1306工作面南側(cè)50m處，與3#煤層間距為28~60m。該采區(qū)內(nèi)，3#煤層為主采煤層，其平均厚度為9m，分3層開采，分層采高2.8~3.0m。鮑店煤礦工程實例116膠帶輸送機硐室與回采工作面的關(guān)系膠帶輸送機硐室位于1306工問題的提出由于北翼采區(qū)的1301和1304工作面的開采，隨著工作面的推進(jìn)，巷道受到了相當(dāng)嚴(yán)重的破壞，特別是1304工作面跨大巷回采期間，北翼膠帶輸送機大巷底鼓量達(dá)1235mm，頂板下沉量達(dá)388mm，兩幫最大移近量達(dá)1250mm，斷面縮小為原斷面的55%。北翼膠帶輸送機大巷的破壞不僅嚴(yán)重影響了礦井的正常生產(chǎn)，而且巨大的巷道維護(hù)費用也大大降低了礦井的經(jīng)濟(jì)效益。117問題的提出由于北翼采區(qū)的1301和1304工作面的開采，隨頂部掘巷的研究方案為解決問題，初步提出以下五種方案，利用數(shù)值計算方法進(jìn)行研究：方案一：無頂部卸壓巷時方案二：硐室頂部開掘8×2m2卸壓巷方案三：硐室頂部開掘12×2m2卸壓巷方案四：硐室頂部開掘16×2m2卸壓巷方案五：硐室頂部開掘20×2m2卸壓巷118頂部掘巷的研究方案為解決問題，初步提出以下五種方案，利用研究結(jié)果一：對控制圍巖變形的影響方案12345底鼓量（mm）20117013510267比值10.850.680.510.33119研究結(jié)果一：對控制圍巖變形的影響方案12345底鼓量（mm）研究結(jié)果二：對圍巖應(yīng)力場的影響120研究結(jié)果二：對圍巖應(yīng)力場的影響34頂部卸壓巷設(shè)計方案121頂部卸壓巷設(shè)計方案35松動爆破炮眼布置圖122松動爆破炮眼布置圖36現(xiàn)場實測分析2112位移速度1－頂?shù)?－兩幫123現(xiàn)場實測分析2112位移速度1－頂?shù)?74底板掘巷

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)1244底板掘巷

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)38底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理簡單模型125底板掘巷的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理簡單模型39蔣莊煤礦工程實例問題的提出

蔣莊煤礦南翼一部和二部強力膠帶輸送機擔(dān)負(fù)著礦井水平的南翼煤巖輸送任務(wù)，因此其機頭硐室群的良好維護(hù)就是十分重要的問題，一旦出現(xiàn)問題，勢必影響到全礦井的生產(chǎn)。126蔣莊煤礦工程實例問題的提出蔣莊煤礦南翼一部和二部強力膠帶輸膠帶機頭硐室群與3上307、3下307工作面平面位置對照圖127膠帶機頭硐室群與3上307、3下307工作面平面位置對照圖4南翼二部強力膠帶輸送機頭硐室群平面圖128南翼二部強力膠帶輸送機頭硐室群平面圖42硐室維護(hù)的難點1、硐室群的組成復(fù)雜：有三個電機硐室、1個張緊絞車硐室、轉(zhuǎn)載機巷、操作間及幾條與硐室相連通的巷道組成。2、3上煤層開采對硐室的影響：該煤層距硐室30m。（已采）3、3下煤層開采對硐室群影響大：硐室群距離3下煤層約15m。4、硐室群的維護(hù)效果要求高：不允許有明顯底鼓和基礎(chǔ)破壞。5、主要硐室的斷面大。129硐室維護(hù)的難點1、硐室群的組成復(fù)雜：有三個電機硐室、1個張緊計算結(jié)果1：垂直應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果硐室受采動影響期間，如不采用底板掘巷應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)，主要硐室周邊的垂直應(yīng)力最大為40MPa左右。采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主要硐室周邊的垂直應(yīng)力降低為7.5MPa左右。效果十分明顯。130計算結(jié)果1：垂直應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果硐室受采動影響期間，如不采用計算結(jié)果2：水平應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果受采動影響期間，不采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)時，硐室底板最大水平應(yīng)力為48MPa。采用轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主硐室底板的水平應(yīng)力減小為15MPa左右。131計算結(jié)果2：水平應(yīng)力的轉(zhuǎn)移效果受采動影響期間，不采用應(yīng)力轉(zhuǎn)計算結(jié)果3：垂直位移的控制效果硐室受采動影響期時間，如不采用底板掘巷應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)，主硐室頂板下沉量可達(dá)193.4mm，底鼓量達(dá)158.8mm。采用應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)后，主硐室基本無底鼓。效果顯著。132計算結(jié)果3：垂直位移的控制效果硐室受采動影響期時間，如不采應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)對圍巖的控制效果比較注：（）內(nèi)數(shù)字表示采取應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)與不采取應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)時的變形比值。負(fù)值表示整體下沉。133應(yīng)力轉(zhuǎn)移技術(shù)對圍巖的控制效果比較注：（）內(nèi)數(shù)字表示采取應(yīng)力轉(zhuǎn)卸壓巷主要參數(shù)的研究模型134卸壓巷主要參數(shù)的研究模型48工業(yè)性試驗方案135工業(yè)性試驗方案49圍巖變形實測（1）采動影響下，圍巖變形不明顯。（2）硐室兩幫相對移近量在20mm之內(nèi)。（3）底鼓量在10mm左右。136圍巖變形實測（1）采動影響下，圍巖變形不明顯。505煤層上行開采

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)1375煤層上行開采

應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理與技術(shù)51基本的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的基本原理為：下部煤層先行開采后，在采空區(qū)上方形成冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶，上部煤層處于裂隙帶或緩沉帶內(nèi)。采空區(qū)上方巖層應(yīng)力發(fā)生變化，此區(qū)域的應(yīng)力顯著降低。將上部煤層的巷道和工作面布置在下部煤層開采邊界影響范圍以內(nèi)，即布置在煤巖層已發(fā)生充分移動變形的區(qū)域內(nèi)，巷道和工作面處于應(yīng)力已經(jīng)轉(zhuǎn)移的低應(yīng)力區(qū)，可以顯著降低支護(hù)難度，有效提高礦井的生產(chǎn)安全水平。138基本的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的基本原理為：下部煤層先孫村煤礦工程實例問題的提出孫村煤礦-800m水平埋深達(dá)980m，其原巖應(yīng)力中最大水平主應(yīng)力與垂直主應(yīng)力之比為1.34:1.0，屬構(gòu)造應(yīng)力復(fù)雜區(qū)域。當(dāng)受到采動影響后圍巖應(yīng)力將提高到原巖應(yīng)力的3～8倍，對巷道維護(hù)帶來嚴(yán)重困難。該礦上組煤的主采煤層為二、四層煤。二層煤平均厚度2.02m，四層煤厚度1.15-2.15m，層間距平均為22m，煤層頂?shù)装逡陨皫r、粉細(xì)砂巖為主體；三層煤厚度平均為1.0m，局部可采，與四層煤之間的層間距為（6.0~28.0）/16.0m，與二層的層間距為（3.0~7.0）/5.0m。139孫村煤礦工程實例問題的提出孫村煤礦-800m水平埋深達(dá)9覆巖裂隙帶發(fā)育分帶特征（井下探測研究）根據(jù)鉆孔注水漏失量和鉆孔巖芯鑒定結(jié)果與沖洗液漏失情況，可得到四煤采空區(qū)覆巖裂隙發(fā)育分帶規(guī)律，即從四煤頂板為起點沿地層法向的分帶發(fā)育特征為：0m~4.6m為冒落帶；4.6m~7.2m為強裂隙帶；7.2m~13.6m為中裂隙帶；13.6m~19.1m為弱裂隙帶；19.1~25.5m為彎曲下沉帶。裂高為采高的13.6倍。140覆巖裂隙帶發(fā)育分帶特征（井下探測研究）根據(jù)鉆孔注水漏失量物理模擬研究模型141物理模擬研究模型55模擬結(jié)果1：四煤開采時老頂初次破斷情況142模擬結(jié)果1：四煤開采時老頂初次破斷情況56模擬結(jié)果2：四煤開采時老頂周期破斷情況143模擬結(jié)果2：四煤開采時老頂周期破斷情況57模擬結(jié)果3：四煤開采后二煤的賦存狀態(tài)144模擬結(jié)果3：四煤開采后二煤的賦存狀態(tài)58模擬結(jié)果4：四煤上行開采條件下二煤采動時的情況145模擬結(jié)果4：四煤上行開采條件下二煤采動時的情況59上行開采時上覆圍巖活動特征①、覆巖運動與結(jié)構(gòu)可明顯地劃分為冒落帶，強、中、弱裂隙帶及緩沉帶。四煤冒落帶高度為7.32m（采高m=2.28m）；強裂隙帶高度為7.58m；中裂隙帶高度為9.26m；其上部為弱裂隙帶和緩沉帶。②、強、中裂隙帶內(nèi)巖層呈現(xiàn)明顯的周期性運動，頂板離層、斷裂所形成的離層裂隙與斜交裂隙都十分發(fā)育，強裂隙帶內(nèi)巖層可能會有微量的層間錯動，中裂隙帶以上巖層無層間錯動。以上的巖層運動以離層裂隙為主，有輕微的斜交裂隙出現(xiàn)。146上行開采時上覆圍巖活動特征①、覆巖運動與結(jié)構(gòu)可明顯地劃分③、二煤處于中裂隙帶上方、弱裂隙帶底部，只產(chǎn)生離層裂隙及輕微的周期性斜交裂隙，并在工作面后方及時得到閉合。二煤及其頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)保持完整，不發(fā)生臺階錯動。④、對二煤復(fù)合頂板托頂煤及夾矸的上行開采實驗表明，由于上行開采的應(yīng)力轉(zhuǎn)移作用，二煤復(fù)合頂板在控頂區(qū)上方能夠較好地維持頂板穩(wěn)定，可以實現(xiàn)復(fù)合頂板煤層的上行開采。⑤、開采四煤能降低二煤的應(yīng)力強度水平，減緩沖擊地壓的危險，并能減弱二煤的來壓強度和地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力的影響。147③、二煤處于中裂隙帶上方、弱裂隙帶底部，只產(chǎn)生離層裂隙及上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的理論計算結(jié)果由圖可見，四煤上行開采后，在二煤和四煤范圍內(nèi)，圍巖中的垂直應(yīng)力明顯降低。而在二煤采空區(qū)前方垂直應(yīng)力約為原巖應(yīng)力的160％～126％。這表明，由于四煤的上行開采，致使采空區(qū)上部一定范圍內(nèi)的煤層應(yīng)力轉(zhuǎn)移到了采空區(qū)附近的煤巖層中，在開采范圍內(nèi)形成了低應(yīng)力區(qū)，為上部二煤的開采創(chuàng)造了有利的應(yīng)力環(huán)境。148上行開采應(yīng)力轉(zhuǎn)移的理論計算結(jié)果由圖可見，四煤上行開采后，應(yīng)力轉(zhuǎn)移后上部煤層巷道圍巖變形曲線受采動影響時149應(yīng)力轉(zhuǎn)移后上部煤層巷道圍巖變形曲線受采動影響時63應(yīng)力轉(zhuǎn)移后對上部煤層工作面的影響（1）在下行開采時，二煤工作面由于頂板壓力大，煤壁片幫與機道冒漏頂現(xiàn)象十分嚴(yán)重。采用上行開采后，二煤回采工作面復(fù)合頂板穩(wěn)定，工作面無冒漏頂事故發(fā)生，平均原煤單產(chǎn)與推進(jìn)速度提高到1.88倍。（2）二煤具有強烈沖擊傾向，上行開采完全消除了沖擊危險。

150應(yīng)力轉(zhuǎn)移后對上部煤層工作面的影響（1）在下行開采時，二煤工6底板松動爆破

應(yīng)力轉(zhuǎn)移與注漿加固技術(shù)1516底板松動爆破

應(yīng)力轉(zhuǎn)移與注漿加固技術(shù)65基本的應(yīng)力轉(zhuǎn)移原理在巷道底板中布置鉆孔，并進(jìn)行藥壺爆破，在巷道底板中產(chǎn)生圍巖弱化區(qū)，將集中應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖較深部。152基本的應(yīng)力轉(zhuǎn)