金属矿床地下开采10第十三章ppt课件.ppt

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1、第一节概述第二节采场暴露面和矿柱第三节支护第五节崩落围岩第四节充填第十三章地压管理第十三章地压管理【目的要求】掌握采场地压管理的方法和概念；掌握采场暴露面的稳定性评价、矿柱强度计算及尺寸确定及各种支护方法的使用条件。【重点】掌握采场地压管理的方法和概念；掌握各种支护方法的使用条件。【难点】掌握采场地压管理的方法和概念；掌握各种支护方法的使用条件。第一节概述一、概念1、原岩体未开挖的岩体或不受开挖影响的岩体部分称为原岩体。2、原生应力场原岩体中的岩石在上覆岩层重量以及其它力的作用下，处于一种应力状态，一般把这种应力状态称为原生应力。3、地压显现岩体被开挖以后，破

2、坏了原岩应力平衡状态，岩体中的应力重新分布，产生了次生应力场，使巷道或采场周围的岩石发生变形、移动和破坏，这种现象称为地压显现。第一节概述4、地压使围岩变形、移动和破坏的力，称为地压或矿山压力。5、地压管理为保证正常回采，而采取的减少或避免地压危害的措施，或积极利用地压进行开采，这种工作就是地压管理。6、地压管理方法为进行地压管理所采取的各种措施。第一节概述二、采场地压管理的基本方法1、利用矿岩本身的强度和留必要的支撑矿柱，以保持采场的稳定性。2、采取各种支护方法，支撑回采工作面，以维持其稳定性。3、充填采空区，支撑围岩并保持其稳定性。4、崩落围岩，使采场围岩

3、应力降低，并使其重新分布达到新的应力平衡。第二节采场暴露面和矿柱一、采场暴露面的稳定性评价1）影响采场暴露面积大小的主要因素：矿石和围岩的力学性质；开采深度；施加在开采空间顶板的上覆岩层高度；暴露面维持的时间；暴露面的几何形状等。2）覆岩总重假说认为，在水平或缓倾斜矿体中，开采空间承受的载荷P，是开采空间上部直达地表全部覆岩重量的总和。第二节采场暴露面和矿柱第二节采场暴露面和矿柱3）拱形假说以松散体力学为理论基础，认为在上部覆岩的压力作用下，松散的岩体从开采的顶板向下冒落，形成自然平衡拱。作用在矿柱上或支架上的载荷，仅是冒落拱内岩块的重量，于开采空间埋藏深度无

4、关。其方程式为：式中：a—平衡拱跨度之半f—岩石坚固性系数，f=tanφ第二节采场暴露面和矿柱4）开采空间上部岩体所承受的载荷，不是其上部整个覆岩的重量，而仅使其中的一部分。如果施加在开采空间顶板上面的岩层高度：式中：H——开采深度；k——载荷系数。5）实践证明：开采暴露面的稳定性，不仅决定于面积大小，而且决定于暴露面的形状。暴露面长宽尺寸接近时（长度小于其2倍宽度），稳固性决定于面积大小；暴露面长度远大于宽度（大于2倍以上）时，稳固性决定于宽度。为保持暴露面的稳固性，开采空间跨度不得超过极限跨度或面积不得超过其极限暴露面积。第二节采场暴露面和矿柱6）暴露面保

5、持的时间，对稳定性有很重要的影响。尽管载荷不增加，但长期静载荷作用下，岩石由于蠕变，变形迅速增加，使岩石破坏。因此相同条件下，提高开采强度，缩短开采空间的暴露时间，往往能够获得良好的开采效果。第二节采场暴露面和矿柱第二节采场暴露面和矿柱二、矿柱1）矿柱的形状对其强度的影响矿柱的强度与其形状有关。矿柱的宽度越大，高度越小，矿柱处于三向压缩状态的部分越大，则矿柱的强度越高。2）水平和缓倾斜矿体矿柱计算：保证矿柱强度必需的截面，按许用承载强度计算：式中：S—矿柱支撑的上部覆岩面积；H—开采深度K—载荷系数，与岩石性质有关S—矿柱的截面积；n—安全系数。第二节采场暴露

6、面和矿柱最终选定的矿柱尺寸，必须大于下列条件所限定的矿柱最小宽度：1）为防止矿柱被爆破崩坏，应使矿柱宽度c≥2w;2）为防止矿柱纵向弯曲，要求c≥0.25h~0.75矿柱h;3）采用爆破崩矿时，要求c≥3~5m，以保持矿柱中心部位稳固；4）如果顶板岩石强度低于矿石强度，为防止矿柱压入顶板，应加大矿柱面积。第二节采场暴露面和矿柱3）急倾斜矿体矿柱计算开采急倾斜矿体时，一般留有顶柱，底柱和间柱。底柱因受放矿巷道切割严重，对围岩的支撑能力很差；顶柱因受剪应力和弯曲应力，只能承受部分载荷，因此顶柱和底柱的支撑能力仅按安全系数考虑；间柱厚大且连续，呈三向受力状态，是支撑

7、围岩的主体部分。第三节支护一、木材支护1、横撑支柱和立柱开采急倾斜薄矿脉时，用横撑支柱支护两帮围岩，并在其上架设木板或圆木，作为凿岩爆破的工作台。开采缓倾斜薄矿体时，可用立柱支护不稳固的顶板，采幅高度一般不大于2.5~3m。根据顶板稳固程度，采用带帽立柱或立柱加背板。第三节支护２、木垛支护用于跨度不大而地压较大的缓倾斜矿体或在充填体上面支护顶板（图13-8）。木垛常用的木材长度为1.5-2.5m，直径120-200mm。水平矿体所用木垛中木料最小长度不得小于高度的1/4，以保证其稳定性。第三节支护３、方框支架和木棚方框支架是一个矩形平行六面体的木结构，随回采工

8、作面推移，由下盘向上盘逐个架设，由下向