安全专业7巷道矿压显现规律ppt课件.ppt

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1、7巷道矿压显现规律7.1巷道围岩应力及变形规律7.2采动影响巷道矿压显现规律7.3巷道围岩控制原理127.1巷道围岩应力及变形规律一、受采动影响巷道的围岩应力1、原岩体内掘进巷道引起的围岩应力巷道开掘前的未经采动影响岩体通常处于弹性变形状态。巷道开掘以后，围岩应力出现重新分布，巷道围岩内出现应力集中。根据围岩强度与应力的大小可能有三种情况。3典型岩石单轴压缩全应力—应变曲线弹性变形阶段塑性（应变）软化阶段流动变形（摩擦）阶段塑性阶段屈服点4以圆形巷道为例情况1：岩体强度足够大，围岩仍然处于弹性状态情况2：围岩出现应

2、变软化，但未达到流动阶段5情况3：在围岩残余强度作用下，部分围岩已经达到流变阶段6传统圆形巷道弹塑性理论主要意义：理论解释了岩石力学性质对巷道围岩应力重新分布和变形的影响；理论解释了支护阻力增大，巷道变形减小的道理。按照围岩应力与其强度的相对关系，巷道掘进以后，围岩应力重新分布形成的破裂区、塑性区岩石处于相对极限平衡状态，应力达到岩石的强度，而处于弹性区的围岩越往深处围岩强度越大于所受应力。7(a)破坏区(b)位移未受采动自重应力作用围岩变形与破坏8影响巷道稳定性的主要因素：巷道所处位置的自然因素和采动影响。煤层开采

3、后，采空区上部岩层重量将向采空区周围新的支承点转移，从而在采空区四周形成支承压力带。支承压力显现通过：支承压力分布范围、分布形式和应力峰值表示（一般通过应力增高系数K表示，K=支承压力峰值/原岩铅直应力）支承压力分布参数（现场实测法）：①煤体边缘的破断区宽度x0′②塑性区宽度（支承压力峰值距离）x0③支承压力影响距离x12、回采工作面周围支承压力分布94—采空区支承压力.1—超前支承压力（移动支承压力或临时支承压力）2、3—侧向固定支承压力（固定支承压力或残余支承压力）；10煤层开采引起回采空间周围岩层应力重新分布，

4、不仅在回采空间周围煤体（柱）上造成应力集中，还会向底板深部传递，在底板岩层一定范围内重新分布应力，成为影响底板巷道布置和维护的重要因素。3、采动引起的底板岩层应力分布11底板岩层内任意一点的应力，主要取决于：上部煤柱（体）的载荷；该点与煤柱（体）的垂直距离；该点与煤柱（体）边缘或中心线的水平距离12（1）一侧采空煤体：煤体支承压力近似三角形分布，应力增高系数3左右。煤体支承压力影响深度约为1.5~2倍煤柱宽度。底板岩层内应力分布呈扩展状态，数值等于自重应力的等值线与煤柱边缘垂直线的夹角30~40。底板岩层内同一水

5、平面上支承压力最大值在煤体下方，距采空区边缘数米处。不同深处水平截面上铅直应力σz13（2）二侧采空窄煤柱：煤柱内的支承压力呈钟形分布，应力增高系数为5左右。煤柱支承压力影响深度约为3~4倍煤柱宽度。底板岩层内同一水平面上，铅直应力以煤柱中心线处最大；底板岩层内应力呈扩展状态，数值等于自重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线的夹角30~40。钟形14（3）二侧采空宽煤柱：煤柱内的支承压力呈马鞍形分布，应力增高系数为3.5左右。宽煤柱支承压力影响深度约为1.5~2倍煤柱宽度。底板岩层内同一水平面上，支承压力以煤柱中心线处

6、较小，靠近煤柱边缘出现峰值。底板岩层内应力呈扩展状态，数值等于自重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线的夹角30~40。1516（4）煤柱下方底板岩层一定范围内形成增压区的同时，附近还存在一定范围的应力降低区。底板受采动影响过程中，随工作面推进，在高度集中急剧卸压，在铅直方向产生压缩和膨胀，伴生出水平方向的压缩和膨胀，出现水平应力升高区和卸压区。177.1巷道围岩应力及变形规律二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定相邻巷道的间距应使巷道间的相互影响不明显改变围岩的稳定性。两方面分析研究巷道应力影响带巷道间岩柱稳定性18

7、1、巷道围岩应力影响带巷道开掘以后，其周围岩体内的应力重新分布。巷道围岩应力受扰乱的区域称为影响带，一般以超过原岩应力值的5％作为影响带的边界。如果相邻巷道的应力影响带彼此不重叠，可以忽略巷道间的相互影响。如果相邻巷道的应力影响带彼此重叠，但没有到达相邻巷道，可进行巷道围岩应力值的叠加。19在静水压应力场中，弹性变形巷道的应力影响区域形状为半径等于6r的圆（r为巷道断面半径）。在非静水压应力场中，巷道的应力影响区域形状不再是圆形，一般为长轴不大于12r的椭圆。因此：断面相同两圆形巷道的间距D为：6r＜D＜12r半径不

8、同两圆形巷道的间距D为：6R＜D＜6（r＋R）如果巷道周边形成塑性变形区，相邻巷道的应力影响带不宜超过塑性变形区与弹性变形区的交界面。（也就是说，巷道应力影响带最多影响到相邻巷道的弹性区）2021岩柱的稳定性取决于岩柱的载荷和岩柱的强度。岩柱稳定即岩柱所承受的载荷不超过岩柱的强度。岩柱载荷计算理论：压力拱理论有限区域理论（经典公式、King公式