地下工程体围岩内的原岩应力重新分布

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1、课程名称：《矿井围岩控制与灾害防治》适用专业：安全工程（矿山安全）第06讲地下工程体围岩内的原岩应力重新分布【本讲内容提纲】1.地下工程体围岩内的原岩应力重新分布1）多个工程体并存时围岩内的应力重新分布2）回采空间周围应力重新分布2.围岩极限平衡区及支承压力分布1）巷道周围的支承压力分布2）回采工作面周围的支承压力分布【重点内容详解】一、地下工程体围岩内的原岩应力重新分布1、多个工程体并存时围岩内的应力重新分布D断面相同的两相邻圆形断面工程体如以双向等压应力场圆形断面工程体为例，若两个工程体之间的距离大于2Ro,则这两个工程体之间不会产生相互

2、影响，反之，若两工程体之间的间距小于2Ro,则这两个工程体将产生相互影响。2）大小不等的相邻两工程体圆形断面孔的应力分布对于断面大小不同的两个圆形断面工程体，其各自的影响范围Rio20ho,其影响间距为各自影响区域之和。3）在同一水平上多工程体断面孔的相互影响孔周边的应力集中系数随D/B的增大而增大（D为孔径，B为孔周边的间距）。另一方面又受同一水平上工程体数目的影响，孔的数目越多，断面孔周边的应力集中系数也越大。2、回采空间周围应力重新分布课程名称：《矿井围岩控制与灾害防治》适用专业：安全工程(矿山安全)前西德埃森采矿研究中心对回采空间周围

3、应力分布进行了模拟研究，将开采后周围的岩体视为弹性模量和泊松比变化了的弹性体，计算出开采后的空间周围各点应力值，计算结果表明，两个空间相衔接的拐角处应力值最演]。综上所述，在假设工程体断面孔周围都处于弹性状态下，应力重新分布具有以下特点：①孔周围形成了切向应力集中现象，最大切向应力发生在孔的周边。对圆形和椭圆形孔，最大切向应力发生在孔的两帮中点和顶底的中部；对矩形孔则最大切向应力发生在四角位置处。②应力集中系数的大小，对单一孔来说，圆形孔仅与侧向压力系数有关，其值为2~3；对于椭圆形孔来说则不仅与有关，而且还与轴长比有关，一般当a/b=2,=

4、0〜1时，k=4〜5；对于多工程体来说，k值升高是由于单孔应力分布迭加作用的结果，其值视孔的大小和间距以及原岩应力场的侧压系数而定。③无论何种形状的孔，它周围的切向应力重新分布从理论上说影响是无限的，但从影响的剧烈程度来看，都有一定的影响半径，通常取超过原岩垂直应力的5%为边界线。④孔的影响范围与孔的断面大小有关。二、围岩极限平衡区及支承压力分布【笔注】1、巷道周围的支承压力分布极限平衡区内岩体的应力状态方程：2sin2sinrCCtg[(J产1]tCctg[11⑹刖1]ro1sinro极限平衡区的范围为：(HCctg)(1sin)5叫向。c

5、ctg12、回采工作面周围的支承压力分布课程名称：《矿井围岩控制与灾害防治》适用专业：安全工程（矿山安全）1）支承压力沿煤层赋存方向上的分布工作面前方形成超前支承压力，又称移动支承压力或临时支承压力；工作面沿倾斜和仰斜方向上下两侧及开切眼一侧煤体上形成固定支承压力或残余支承压力；在离工作面一定距离的后方采空区内形成采空区支承压力。除此之外，相邻的两个采空区形成的支承压力会在某些地点发生相互叠加形成叠合支承压力。一般来说，超前支承压力峰值位置深入煤体内的距离大约2~10m,其影响范围视具体情况不同，可达工作面前方20〜30m至90~100m。工

6、作面上下两侧支承压力与超前支承压力相比，其峰值位置深入煤体内的距离较远，而影响带宽度则较小，其影响范围也随远离回采工作面而逐渐有所变化。此外，工作面上下两侧的支承压力相比较时，沿仰斜支承压力的影响范围又比沿倾斜稍大。采空区周围的支承压力，在垂直煤层层面方向的分布范围及其一般规律：离被开采煤体不远的顶底板岩层中，支承压力的集中程度较高，随着离被开采煤层的距离加大，顶底板内支承压力集中程度逐渐降低。此外，支承压力的峰值位置和其影响范围也随距离开采矿层距离的不同而有所变化。2）支承压力在煤层底板中的传播规律为了进一步了解支承压力的性质，常将回采工作

7、面前方或巷道两侧的切向应力分布，按大小进行分区，根据切向应力的大小，可分为减压区和增压区，再向内部发展即处于稳压状态的原岩应力区。另有一种分类方法是将其分为极限平衡区和弹性区。通过模拟煤柱和煤体下方底板岩层中的应力分布可知，距离开采边缘越近，其应力越高，反之则越小。【教学后记】课程名称：《矿井围岩控制与灾害防治》