矿山压力与岩层控制(第一章)ppt课件.ppt
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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制矿山压力与岩层控制一、课程性质及任务:一、课程性质及任务:一、课程性质及任务:一、课程性质及任务:矿山压力及其控制是煤矿开采技术专业的必修专业课。矿山压力及其控制是煤矿开采技术专业的必修专业课。任务:任务:应力分布规律应力分布规律1、掌握三个规律、掌握三个规律岩层移动规律岩层移动规律矿压显现规律矿压显现规律2、掌握二个原理、掌握二个原理工作面支架与围岩相互作用原理工作面支架与围岩相互作用原理巷道支架与围岩相互作用
2、原理巷道支架与围岩相互作用原理3、掌握一套方法、掌握一套方法:矿压控制方法矿压控制方法经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、课程学习基本要求:二、课程学习基本要求:了解各类围岩事故产生的条件、原因和特点;了解矿山压力现场研究的基本方法;初步具备解决、分析矿山压力问题的能力;能针对具体煤层和围岩条件布置巷道和回采工作面;能合理设计回采工作面、巷道的围岩控制方式。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第一章第一章
3、矿山岩石和岩体的基本性质矿山岩石和岩体的基本性质岩石的物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一,也是岩石力学中研究最早、最完善的内容之一。本章介绍:本章介绍:岩石的地质构成及分类;岩石物理、力学性质及测定;岩石的破坏机理和强度理论;岩体及其力学特征。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第一节第一节 岩石的基本物理性质岩石的基本物理性质一、岩石:一、岩石:岩石:岩石:矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集形成的自然物体。(岩石(岩石=矿物颗粒矿物颗粒+胶结物胶结物+孔隙孔隙+水)水)矿物:矿物:存在地壳
4、中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。结构:结构:组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况。(结晶、胶结)构造构造:组成成分的空间分布及其相互间排列关系。(节理、裂隙、空隙、边界、缺陷)矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素矿物、结构、构造是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用岩浆岩:岩浆岩:强度高、均质性好二、岩石地质分类二、岩石地质分类 沉积岩:沉积岩:强度不稳定,各向异性(示例示例)变质岩:变质岩:不稳定,与
5、变质程度和岩性有关三、沉积岩石的力学特性:三、沉积岩石的力学特性:不连续性;(物质不能充满空间,有空隙存在)各向异性;(任一点的物理、力学性质沿不同方向均不相同)不均匀性;(由不同物质组成,各点物理力学性质都不相同)岩块单元的可移动性;地质因素影响特性(水、气、热、初应力)(上述特性导致岩石力学的研究方法以实验测试为主)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用四、岩石的密度与体
6、积力(容重)四、岩石的密度与体积力(容重)岩石含:固相、液相、气相。Vo 三相比例不同而密度不同。Vc V1、岩石的真密度、岩石的真密度:真密度真密度单位体积岩石(不包含空隙)的质量:其中:其中:岩石真密度,kg/m3 岩石实体干质量(不含水分),kg 岩石实体体积(不含孔隙),m3经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、岩石的视密度、岩石的视密度:视密度单位体积岩石(包括孔隙)的质量式中:岩石的视密度,kg/m3岩石的质量,kg岩石的体积(含孔隙),m3 分为:天然视密度、饱和视密度和干密度3、岩石
7、的容重(体积力)、岩石的容重(体积力):容重岩石单位体积(含孔隙体积)的重力,kN/m3式中:W被测岩样的重量,()kN;V被测岩样的体积,m3天然容重天然含水状态下,干容重105110烘干24小时(至恒重),d饱和容重岩石孔隙吸水饱和(水浸48小时)状态下,w经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4、岩石的相对密度(比重)、岩石的相对密度(比重):比重岩石固体部分的重量和4同体积纯水重量的比值。式中:WS体积为V的岩石,固体部分重量,kNVC岩石固体部分(不含孔隙)体积,m3W4同体积纯水重量,kN/
8、m3 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用五、岩石的孔隙性五、岩石的孔隙性反映裂隙赋存于发育状态。1 1、孔隙率、孔隙率n n孔隙体积占总体积的百分比。2 2、孔隙比孔隙比e e岩石中各类孔隙总体积与岩石实体体积之比。ne关系:岩石的孔隙性对围岩强度、变形、含水影响很大。岩石的孔隙性对围岩强度、变形、含水影响很大。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用六、岩石的碎胀性六、岩石的碎胀性岩石破碎后自然堆积体积大于原
9、体积的性质。1 1、初始碎胀系数、初始碎胀系数破碎后样自然堆积体积与原体积之比。2 2、残余碎胀系数、残余碎胀系数破碎并被压实后的体积与原体积之比。式中:分别为原体积/破碎自然堆积体积/被压实体积。岩石碎胀性对地下采矿围岩控制、矿产及土石方运输等有重要意义。岩石碎胀性对地下采矿围岩控制、矿产及土石方运输等有重要意义。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用七、岩石的软化性七、岩
10、石的软化性岩石浸水后强度降低的性质。软化系数软化系数饱水岩样抗压强度与自然风干岩样抗压强度的比值。()越小,表示岩石受水的影响越大。岩石软化性在地下开采围岩管理、地面边坡管理等方面有重要意义。岩石软化性在地下开采围岩管理、地面边坡管理等方面有重要意义。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用八、岩石的膨胀性八、岩石的膨胀性岩石浸水后体积膨胀的性质。(用于评价膨胀性岩体工程稳定性)(用于评价膨胀性岩体工程稳定性)自由膨胀率自由膨胀率无约束条件下浸水后膨胀变形与原尺寸之比。轴向自由膨胀 (%)H试件高度 径向
11、自由膨胀 (%)D直径 膨胀性和崩解性对矿井开拓施工和巷道稳定性有不利影响。膨胀性和崩解性对矿井开拓施工和巷道稳定性有不利影响。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用九、岩石耐崩解性九、岩石耐崩解性岩石抵抗水浸后结构破坏的性能。耐崩解指数耐崩解指数岩石试件进行烘干、浸水循环试验。(测试:将烘干的试块,约500g,分成10份,放入带有筛孔的圆筒内,使圆筒在水槽中以20rs速度连续转10分钟,然后将留在圆筒内的石块取出烘干称重。如此反复进行两次,按下式计算耐崩解性指数。)经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,
12、应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第二节第二节岩石的强度和变形特性岩石的强度和变形特性工程师对工程材料提出两个问题:工程师对工程材料提出两个问题:1 最大承载力许用应力?2 最大允许变形许用应变?在岩石工程中要使:在岩石工程中要使:实际参数实际参数允许指标允许指标岩石的力学性质包括:岩石的力学性质包括:变形性质:研究岩石在受力情况下的变形规律(本节)。强度特性:研究岩石受力破坏的规律(下节)。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用一、岩石的弹性
13、和塑性:一、岩石的弹性和塑性:变形分析的重要性(直观、易测、建立模型、准则)1、弹性变形:弹性变形:(缩短为正,压应力为正)线弹性非线弹性滞弹性线弹性应力应变呈直线关系;当岩石致密,强度大,压力不高时,为此状态。非线弹性应力应变不是直线关系,卸载时应力应变沿原来的曲线返回原点。呈单向曲线型。基本没有。滞弹性应力应变为双向曲线型,卸载后应力应变沿另一条曲线返回原点。岩石多属滞弹性:经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用滞弹性滞弹性应力应变不是唯一的对应关系,应变的产生(变化)较应力的变化有一段时间的滞后。
14、原因:物理学认为,当作用在滞弹性体上的力发生改变时,由于受力体内部物质的粘性或内摩擦的原因,引起变形效应滞后和迟延。滞弹性体具有两个重要性质:弹性滞后弹性滞后由于内摩擦原因,岩石随应力变化出现的变形滞后。弹性后效弹性后效由于热传导等原因,外力停止变化,而变形仍随时间而缓慢变化。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用理想塑性具有应变硬化的塑性2、塑性变形:、塑性变形:岩石的塑性变形是指岩石在外力作用下当超过其屈服极限应力时仍能发生变形,撤去外力后不能完全恢复其原始状态的性质,亦称残余变形。岩石塑性普遍存在
15、;岩石塑性与岩石的组成、结构、构造及外界环境有关。(颗粒及胶结物物质成分、排列结合、含水、温度、应力等)理想塑性理想塑性超过弹性极限,进入完全塑性状态(极少);应变硬化应变硬化超过弹性极限,承载能力随应变增加而增加。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3、一般岩石的变形:、一般岩石的变形:瞬时弹性变形后效弹性变形塑性变形岩石与其它金属及晶体矿物不同,因其有节理、裂隙存在,在应岩石与其它金属及晶体矿物不同,因其有节理、裂隙存在,在应力不高阶段,内部结构即有破坏,在产生弹性变形的同时,产生塑性力不高阶段,
16、内部结构即有破坏,在产生弹性变形的同时,产生塑性变形。变形。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用岩石不是理想的弹性体、塑性体、粘性体,是混合体。岩石不是理想的弹性体、塑性体、粘性体,是混合体。有弹塑;塑弹;弹粘塑;粘弹等多种变形特性。典型变形性质:典型变形性质:直线型直线型弹脆弹塑下凹型下凹型塑弹上凹型上凹型弹粘平缓平缓型型塑弹塑S型型经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、岩石单向压缩变形性质:二、岩石单向
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