矿山压力与岩层控制第七章巷道矿压显现规律精选PPT.ppt
《矿山压力与岩层控制第七章巷道矿压显现规律精选PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《矿山压力与岩层控制第七章巷道矿压显现规律精选PPT.ppt(65页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、矿山压力与岩层控制第七章巷道矿压显现规律第1页,此课件共65页哦第一节 巷道围岩应力及变形规律一、受采动影响巷道的围岩应力(一)原岩体内掘进巷道引起的围岩应力 巷道开掘后原岩应力重新分布,巷道围岩内出现应力集中。如果围岩应力小于岩体强度,围岩仍处于弹性状态,围岩应力可用弹性力学方法按平面应变问题计算。双向等压原岩应力场内圆形巷道围岩应力分布如图7-1所示。第2页,此课件共65页哦 图7-1 圆形巷道围岩弹性变形应力分布 第3页,此课件共65页哦 如果围岩应力大于岩体强度,巷道围岩会产生塑性变形,从巷道周边向围岩深处扩展到一定范围,出现塑性变形区,成为弹塑性介质。在塑性区内圈(A)围岩强度明显削
2、弱,低于原始应力H,围岩发生破裂和位移称为破裂区,也叫卸载和应力降低区。塑性区外圈(B)的应力高于原始应力,它与弹性区内应力增高部分均为承载区,也称应力增高区。再向围岩深部即为处于稳定状态的原始应力区。第4页,此课件共65页哦 图7-2 圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布 A破裂区;B塑性区;C弹性区;D原始应力区第5页,此课件共65页哦(二)回采工作面周围支承压力分布 煤层开采过程破坏原岩应力场的平衡状态,引起应力重新分布。对于受到采动影响的巷道,它的维护状况除了受巷道所处位置的自然因素影响以外,主要取决于采动影响。煤层开采以后,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
3、形成支承压力带(图7-3)。第6页,此课件共65页哦 图 7-3 采空区应力重新分布概貌 1工作面前方超前支承压力 2、3工作面倾斜方向残余支承压力 4工作面后方采空区支承压力第7页,此课件共65页哦 工作面超前支承压力影响范围为4080m,支承压力峰值位置距煤壁一般为48m应力增高系数为24。工作面倾斜方向固定性支承压力影响范围一般为1540m,支承压力峰值位置距煤壁一般为1520m,应力增高系数为23。相邻的采空区所形成的支承压力会在某些地点发生相互叠加,称为叠合支承压力。例如,在上下区段之间,上区段采空区形成的残余支承压力与下区段工作面超前支承压力叠加,在煤层向采空区凸出的拐角,形成很高
4、的叠合支承压力,应力增高系数可达57,有时甚至更高(图7-4)。第8页,此课件共65页哦 图7-4 煤层凸出角处叠加支承压力 第9页,此课件共65页哦(三)采动引起的底板岩层应力分布 煤层开采引起回采空间周围岩层应力重新分布,不仅在回采空间周围煤体(柱)上造成应力集中,还会在顶板与底板岩层内形成应力的重新分布。在底板岩层一定范围内应力的重新分布,成为影响底板巷道布置和维护的重要因素。煤层顶底板中支承压力集中程度随距开采煤层距离的增加而降低。第10页,此课件共65页哦(a)一侧采空图7-5 三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布第11页,此课件共65页哦(b)两侧采空,煤柱宽B图7-5 三种
5、典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布第12页,此课件共65页哦(c)两侧采空,煤柱宽2B图7-5 三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布第13页,此课件共65页哦图7-6 上部煤层采动遗留保护煤柱引起 底板岩层内应力分布第14页,此课件共65页哦二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定(一)巷道围岩应力影响带 巷道开掘以后,巷道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。第15页,此课件共
6、65页哦 在静水压应力场中,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 6rD12r 半径不同两圆形巷道的间距D为 6RD6(RR)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。第16页,此课件共65页哦(二)巷间岩柱的稳定性 岩柱的稳定性主要取决于岩柱的载荷和岩柱强度。当岩柱所承受的载荷超过岩柱的承载能力时,岩柱是不稳定的。第17页,此课件共65页哦(三)相邻巷道间合理距离 我国煤矿目前采深条件下,大巷间的距离以2
7、040m为宜,围岩较稳定时取小值,不稳定时取大值;在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜煤层条件下,大巷间距可减小至10m;在深部和松软围岩条件下,大巷间距可增大至50m。上下山及集中巷间距以1530m为宜,围岩较稳定时取小值,不稳定时取大值;在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜煤层条件下,上述距离可减小到10m,在深部和松软围岩以及厚煤层内,间距应扩大到4050m。第18页,此课件共65页哦 表7-2 巷道相互影响系数 前苏联煤矿巷道合理布置保护和支护规程规定:D(a1a2)K1 a 1a2相互影响的巷道总宽度,m K1巷道相互影响系数第19页,此课件共65页哦三、构造应力对巷道稳定性的影响(一)构造应力 构
8、造应力的基本特点是以水平应力为主,具有明显的方向性和区域性。(二)水平应力对巷道稳定性的影响 水平应力是影响巷道顶板冒落、底板臌起、两帮内挤的主要因素。顶板岩层在水平应力作用下可能出现两种破坏形式:一是薄层页岩类岩层沿层面滑移,二是厚层的砂岩类岩层以小角度或沿小断层产生剪切,顶板失稳冒落。第20页,此课件共65页哦(三)合理的巷道布置方向 巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同,巷道围岩水平应力集中程度有很大差异。因此,在构造应力影响较强烈的区域,要重视巷道布置方向,依靠正确调整巷道方向与构造应力方向间的关系,削减构造应力对巷道围岩稳定性的影响。第21页,此课件共65页哦 图7-7 巷道轴向与构造
9、应力成一定角度时 周边应围岩应力计算简图 第22页,此课件共65页哦 图7-8 巷道轴向平行、垂直构造应力条件下,周边围岩应力分布 a平行构造应力;b 垂直构造应力 第23页,此课件共65页哦四、受采动影响巷道的围岩变形(一)巷道围岩变形量的构成 巷道围岩变形量包括巷道顶板下沉量、底板臌起量、巷帮移近量、深部围岩移近量以及巷道剩余断面积等。(二)巷道围岩变形规律 采准巷道从开掘到报废,经历采动造成的围岩应力重新分布过程,围岩变形会持续增长和变化。以受到相邻区段回采影响的工作面回风巷为例,围岩变形要经历五个阶段(图7-9)。第24页,此课件共65页哦 图7-9 区段平巷围岩变形(1)巷道掘进影响
10、阶段(2)无采掘影响阶段(3)采动影响阶段(4)采动影响稳定阶段(5)二次采动影响阶段第25页,此课件共65页哦表7-3 采区平巷不同矿压显现带内顶底板移近规律第26页,此课件共65页哦第二节、受采动影响巷道矿压显现规律一、巷道位置类型 根据巷道与回采空间相对位置及采掘时间关系的不同,巷道位置可以分为以下几类:(1)与回采空间在同一层面的巷道称为本煤层巷道,分析本煤层巷道位置时,仅考虑回采空间周围煤体上支承压力的分布规律,可作为平面问题处理。第27页,此课件共65页哦(2)与回采空间不在同一层面,其下方的巷道称为底板巷道,分析底板巷道位置时,应该考虑回采空间周围底板岩层中应力分布规律,按空间问
11、题处理,位于回采空间所在层面上方的巷道称为顶板巷道。(3)厚煤层中、下分层以及相邻煤层中的煤层巷道,有可能同时受到本分层和上分层以及相邻煤层采面的采动影响。分析这类巷道位置时,依据巷道与回采空间位置和采掘时间关系,综合考虑回采空间周围煤体上支承压力和顶、底板岩层中应力的叠加影响。第28页,此课件共65页哦二、区段巷道的位置和矿压显现规律(一)区段巷道的布置方式 根据区段回采的准备系统,区段巷道可分成三种布置方式。(1)位于未经采动的煤体内,巷道两侧均为煤体,称为煤体-煤体巷道(图7-10)。第29页,此课件共65页哦(2)巷道一侧为煤体,另一侧为保护煤柱,保护煤柱一侧的采面采动影响已稳定后,掘
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 矿山压力 岩层 控制 第七 巷道 显现 规律 精选 PPT
限制150内