7 巷道矿压显现规律.ppt

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1、第七章巷道矿压显现规律巷道围岩体应力及变形规律受采动影响的围岩应力相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定构造应力对巷道稳定性的影响受采动影响的围岩变形受采动影响的原岩应力原岩体内掘进巷道引起的原岩应力回采工作面周围支撑压力分布采动引起的底板岩层应力分布原岩体内掘进巷道引起的原岩应力巷道周边塑性带的形成及其分布注意：破碎的岩石仍然具有一定的强度，在估算岩体强度时要注意岩体塑性区物理参数的变化。塑性区半径和巷道周边位移回采工作面周围支撑压力分布工作面前方超前支撑压力工作面倾斜、仰斜方向残余支撑压力工作面后方采空区支撑压力工作面前方应力变化区工作面控顶区垮落岩石逐渐压缩区垮落岩石

2、压实区垮落岩石松散区应力支撑影响区：超前支撑压力距离煤壁4-8m，2-3.5倍回采高度影响范围40-60m，少数60-80m移动支撑压力固定支撑压力工作面倾斜支撑压力影响范围：15-30m，少数达到35-40m，支撑压力峰值距离煤壁15-20m，应力增高系数2-3。采空区支撑压力通常应力增高系数小于1，个别情况1.3，但是在某些地方会相互叠合，如上区段采空区和下区段工作面的超前支撑压力叠加，形成很高的叠合压力，应力增高系数达到5-7。Ⅰabcde采动引起底板岩层的应力分布规律：a为一侧采空煤柱，应力abc分布呈近似三角形分布,应力增高系数为3；b，c均为两侧采空煤柱，煤

3、柱宽度分别为B和2B，应力分布abc分别呈钟形和马鞍形，应力增高系数分别为5和3.5；不同截面上的应力分布如图所示。底板岩层内任一点σz的应力，取决于上部煤柱的载荷、该点与煤柱的垂直距离及该点与上部煤柱边缘或中心线的水平距离。一侧采空及两侧采空、宽度较大的煤柱载荷的最大传递深度约为1.5～2B两侧采空、宽度较小的煤柱载荷的最大传递深度约达3～4B。在底板岩层位于同一深度处，如z＝B处，前者应力集中系数约为1.3，上部煤柱的影响已不太明显，而后者却约高达3.2，受到上部煤柱强烈影响。这是布置在两侧采空，宽度较小煤柱下的底板岩巷和邻近煤层巷道维护十分困难的主要原因。两侧已采

4、，宽度较小的煤柱下，在同一水平截面上的底板岩层应力以煤柱中心线处为最大，并随着与煤柱中心线的水平距离的增加呈正态分布衰减。一侧已采煤柱下，在同一水平截面上的底板岩层应力的最大值不是在煤柱边缘处，而是在煤柱下方，距采空区边缘数米处，随着与该处之间的水平距离的增加也近似呈正态分布衰减。两侧已采，宽度较大的煤柱下，在同一水平截面上的底板岩层应力以煤柱中心线处较小，靠近煤柱边缘处出现两个峰值。因此，布置在煤柱下方的巷道，为了减轻煤柱影响，不仅需正确选择z值，还应注意选择x值。无论何种煤柱载荷下，底板岩层内的应力分布都呈扩展状态。σz/γH为1的曲线为煤柱在底板岩层内的影响范围，

5、该线与煤柱边缘铅垂线之间的夹角即为煤柱载荷在底板岩层内的影响角ψ，通常为30°～40°。虽然上述应力分布规律与实际有一定的差异，但是理论计算对实际分析问题仍有一定的指导意义。因此，布置在采空区下方的底板岩巷或邻近煤层巷道，务必与煤柱边缘保持一定的水平距离，否则巷道仍然位于高应力区内。相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定影响井下巷道或硐室群稳定的因素巷道应力影响带巷间岩柱的稳定性影响井下巷道或硐室群稳定的因素关键因素是围岩应力、围岩强度及边界条件，但是巷道或硐室之间距离不同时，降直接影响到巷道或硐室群的围岩应力大小和分布。影响巷道或硐室群稳定性的主要因素：巷硐所处的深度同一

6、水平上，相邻巷硐的数目巷硐间支承岩柱的宽度和高度；巷硐的形状和尺寸；巷硐的围岩及其支承岩柱的强度；巷硐支架的支承能力及与围岩的相互作用巷道围岩应力影响带不重叠重叠但没有达到相邻巷道，应力可相互叠加。静水压力应力场，巷道的应力影响区为半径等于6a的圆。非静水压应力场中，巷道的影响区域为长轴不大于12a的椭圆。断面相同的两圆形巷道的间距为：应力影响带，一般以不超过应力值的5％作为影响带的边界。半径不同的两圆形巷道的间距为：确定相邻非圆形巷道间距时，应根据巷道断面的形状进行具体的计算，上述公式可以借鉴。由于解析界的局限性，对于非圆形巷道的弹塑性解可以采用数值计算方法岩柱的稳定

7、性影响因素：岩柱的载荷和岩柱强度。理论：压力拱理论有限区域理论、Wilson理论。岩柱的强度：岩体强度、岩柱的宽度和高度以及构造特征。实验结果表明：岩柱的宽高比B/h>5时，其强度将随B/h的增大，显著增大。一般情况下B/h>10时，岩柱不易破坏。相邻巷道间合理距离我国在目前采深条件下：大巷的间距20-40m，根据围岩的情况进行取值；在浅部和坚硬围岩的以及急倾斜煤层情况下可减小到10m；在深部和松软围岩条件下，大巷间距可增大致50m；构造应力对巷道稳定性的影响概念种类：地质构造发生过程中，在地下岩体内所产生的应力；已结束的地质构造运动残留