矿山压力基础知识

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1、第一部分基础理论知识一、有关矿山压力的基础知识（一）岩石的物理力学性质1、岩石的物理性质（1）岩石的重力密度y（容重）：岩石所受的重力与包S5空隙在内的岩石总体积之比。7=1G•…岩石所受的重力（g或KN）；dV・…岩石包括空隙在內的体积（cnf或）o如砂岩的重力密度（容重）为：y=19.6KN/m3-27.5KN/m3（2）岩石的孔隙率（n）:岩石的孔隙体积与其总体积Z比。V……岩石总体积，朋沉积岩的孔隙率一般小于10%,但部分砾岩和胶结性较差的砂岩孔隙率可达标10%〜20%。（3）岩石的碎胀性:岩石破碎后体积增人的性质。碎胀性系数%••…

2、岩石破碎前的体积；叭••…岩石破碎后的体积。残余碎胀性系数（kpo）：破碎岩石在矿山压力作用下，压实麻的体积与破碎前的体积之比。砂岩：1»1.5〜4.8■kpo=1.10-1.15砂质页岩："cp=1.6-Akpo=1.10^1.15页岩：'⑦=1.4.Akpo=1.10煤1⑦=1.2.9kp0=1.052、岩石的变形性质岩石单轴压缩，应力（0）—应变（£）曲线。（见图1）应力6单位面积上的力；应变=（L-L0/L1应力应变曲线（1）压缩阶段；（2）弹性变形阶段；（3）塑性变形阶段，直至破坏。岩石性质不同，应力一应变曲线各不相同。3、岩石强度

3、性质（1）强度概念：抵抗外力（应力）而不破坏的能力。根据应力状态，强度冇：抗压强度，抗拉强度，抗剪强度，抗弯强度;抗压强度：单向抗圧强度，双向抗压强度，三向抗压强度。（2）强度的特征抗压〉抗剪〉抗弯〉抗拉玉丄丄玉538T11e压2153三向抗压〉双向抗压〉单向抗压；三向抗压强度，侧压力愈人强度愈人：b压抗压强度（Mpa）；6=6.…侧压力（Mpa）o（3）岩石强度的指标:f称为普氏系数%%/=100或10硬石灰岩、硬砂岩，f=8；普通砂岩，f=6；砂质页岩，f=5；砾岩，f=4；普通页岩，匸3；软页岩、无烟煤，f=2；煤，f^l-1.5o4、

4、岩体的变形与强度特性岩体与岩块特性的爰别：（1）构造上的差别：岩体充满裂隙、层理等弱面；（2）受力状态差别：岩体受三向应力；（3）岩块尺寸不同，强度也不同；岩块尺寸愈人，强度愈小。岩体被许多裂缝切割，但块度也很人。（二）矿山岩体内原始应力分布规律1、自重力地卜-岩体处于三向应力状态。y：上覆岩石的容重，kn/^3；乂：侧压系数,（砂岩2=°.3~0.4,页岩2=0.4~0/7）.例：25KN/m3fH=400mfA=0.54=25x400=10000^2V/^2=1000^/c^^=^=0.54X1000=540N/c^32、构造应力（见图

5、2）地质构造复杂地区，久=12~2.0甚至更大；6和巧不相等。原因：构造应力。地壳运动使岩体变形，岩体内储存弹性变形能。当应力超过岩体强度时,岩体破坏，能量全部或部分释放。未释放的能量，变为构造应力（残余应力）。图2构造应力a构造应力特征:（1）主要是水平应力，以挤压为主；3（2）主应力6和角大小不同，方向不同;（3）bffmaxHmin丿卩3（三）孔的周围应力分布（见图3）图3孔的周围应力分布Q1、/=1,6=H半a2=a3=6（1）任意方向，同一半径內，6、G均相等；（2）边躱处，5=2円最大；碍=0；（?）愈往深处，G愈小，G愈大，最后

6、^=^=^12、久=0,6=6=°叭上部：辺嫌处，G=o1.22t■处，^=0<1.22r,G=-（拉）>1.22r,丐=+低）侧部：辺缘处，^=°1.4t■处，°=0力5巧5：上部：辺缘处，拉）1.7矢处，4=0<1.73r处，5=拉）>1.73r处，5十（压）侧部：辺缘处，巧=3巧，逐渐减小，至3=63、a=01,0

7、氐“二、长壁工作而围岩运动基本规律5倍。（见图6）〜第一种情况：有老顶，直接顶不太厚；直接顶厚度小于或等于釆高的3图6第一种情况“△=£k+朋一工k・KpA=m-Zh(Kp-l)QKp-…直接顶岩石碎胀性系数支架上的载荷Q“Q二Qg+。走创分3（1）在开切眼内开始回采；（2）采到一定距离后，直接顶垮落，但垮落后的碎石不能充满采空区，冇△间隙；（3）随工作面推进，直接顶一次一次地垮落，老顶岩层的跨度不断地増人，增人到一定距离，折断，给支架一个动压…•初次减压；（4）工作面继续推进，直接顶再一次一次的垮落，老顶跨度増人到一定长度后，乂一次折断。这

8、种折断随工作面推进是周期性的•…周期來压。笫二种情况：直接顶厚度大于采高的5倍，垮落后能充满采空区，老顶距工作面较远或无老顶。（见图7）7第二种情况2△=0心陀一£