掘进巷道矿压基础.doc

《掘进巷道矿压基础.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、巷道矿山压力2.1原岩应力岩体在未采动之前，原岩在作个方IS的应力大小相同、方向相反，处于受力平衡状态,这种状态称为原岩应力平衡，简称原岩应力。原岩应力主要由岩体的自重应力、构造应力、热应力和膨胀应力等综合作用形成。其中主要是a重应力和构造应力。自重应力是由上覆岩层的自重在岩体中引起的应力，随岩体所处深度的增加而增大。构造应力是由地球的构造运动在岩体中所引起的应力，分为水平应力和垂直应力两种形式。根据地质力学的观点，认为从全球范围来看，构造应力场总的规律是以水平应力为主,其主要方向是南北和东西。2.2巷道地压岩体（煤层）受到采动影响后，平衡的

2、原岩应力被破坏，引起应力重新分布，并达到新的平衡。这种由于受采动影响而引起的井巷和工作面周围岩体内的力及其作用过程，称为矿山压力，简称“矿压”。在矿山压力作用下，造成围岩变形、移动、破坏等一系列的力学现象，称为矿山压力显现，简称矿压显现或地压显现。人为的调节、改变和利用矿压作用的各种措施叫做矿压控制。岩体在受到采动影响后，平衡的原岩应力被破坏，引起应力重新分布，在巷道两帮及采空区四周的岩体中产生应力集中现象。这种采动后应力重新分布所形成的应力升高区的压力称为支撑压力。围岩概念。工程周围岩体应力变化率大于百分之五的范围为采动影响范围，并将之称为

3、“围岩”。据计算，围岩的范围（采动影响半径）大约为采场或井巷最大尺寸的三到五倍。地压显现使岩体产生变形和不同形式的破坏，按其表现形式,可以分为四类:散体地压、变形地压、冲击地压和膨胀地压。1）散体地压：在一定范围内，滑移或坍塌的岩体以重力的形式直接作用在支架上的压力称为散体压力或松动压力。这种压力呈现为载荷。在开挖的巷道中，顶压大，侧压小，底压最小。散体地压通常在以下三种情况下形成:%1整体稳定的岩体中，出现个别松动掉块的岩石，对支架造成散体压力。%1松散软弱的地层中，桐室顶部冒落，两侧片帮，对支架造成散体压力。%1节理发育的裂隙岩体中，围岩

4、某些部位的岩体沿弱面发生剪切破坏或拉坏，形成局部塌落的散体压•力。造成散体压力的影响因素：围岩的地质条件、岩体的破碎程度、开挖的施工方法、爆破的影响情况、支架设置的时间、回填的密实程度、巷道的断面形状和支护形式等。2）变形地压：指在大范围内岩体位移受到支架抑制而产生的地压。其特点表现为围岩与支架相互作用。变形地压的大小既取决于围岩的应力状态，又决定于支护时间和支架的刚性强度。变形地压按岩体变形形态特征，又可以分为以下儿种：%1弹性变形压力。采用紧跟掘进工作面支护的施工方法时，围岩中的原岩应力未得以全部释放，致使支架受到围岩部分弹性变形的作用，

5、由此形成的围岩变形应力称为弹性变形压力。%1塑性变形压力。支架受到困岩塑性变形的压制而产生的地压称为塑性变形压力。%1流变压力。围岩产生流动变形，不仅变形量大而且有显著的时间效应。它能使围岩鼓出、闭合，甚至完全封闭。影响变形地压的因素主要有：岩体的物理力学性质、支护时间以及支架特性等。散体地压以及变形地压，实质上是地压发张的两个不同阶段。对于各种不同性质的岩体,只要围岩变形能够自由发展，一般都会出现以上两个阶段。在狷性岩体中和深部围岩中，当围岩周围周边的变形量很大时，岩石开始出现脱落，故变形地压变现卜分明显；在脆性岩体中，围岩周边变形量不大时

6、，岩石就开始脱落，所以变形地压不显著而散体地压变现显著。3）冲击地压：指在矿井开采过程中，井巷或采场周围岩体在力学平衡状态被破坏时，由于弹性变形能的突然释放而产生的急剧、猛烈的动力现象，也称为岩爆。冲击地压产生的原因是围岩应力超过其弹性极限，岩体内聚集的弹性变形能突然猛烈的释放。冲击地压发生时，会伴随巨响，岩石以镜片状或叶片状迸发而出，以极大的速度飞向巷道或采场。冲击地压多发生在深部坚硬完整的岩体中。到目前为止，还没有特别确切完整的冲击地压理论研究体系。4）膨胀地压：泥质或煤质页岩中巷道经常发生顶板悬垂、底板鼓、两帮突出等现象，并造成支架破坏

7、。岩体这种大变形后的破坏现象称为膨胀现象，由于膨胀而产生的压力称为膨胀地压。膨胀地压的大小主要取决于岩体的物理力学性质和地下水的活动特征。膨胀地压产生的一个主要原因就是地下水活动的影响。23自然平衡拱开掘巷道之后，巷道顶部的岩石便暴露出来，像梁一样承受上部岩石的压力。一般情况下，暴露出来的岩石受力后将向下弯曲，靠近巷道顶的岩石因弯山

8、而受力，这个力主要变现为张力，在巷道扼顶部最大，向两侧递减。随着作用时间延长，岩石会产生裂隙。随着裂隙逐渐增多和加大，岩石就会出现冒落，冒落范围也会不断地IhJ上发展，最后形成一个拱。一旦形成拱之后，巷道上部的岩

9、石就不再冒落了，这个拱就叫做自然平衡拱。