矿压第七章.doc

矿山压力与岩层控制之第七章矿山压力与岩层控制之第七章山东科技大学资环学院资 源 工 程 系山东科技大学资环学院资 源 工 程 系矿柱支护采矿法的岩体控制矿柱支护采矿法的岩体控制本章提要本章特点学习难点P1矿柱支护采矿法的岩体控制崩落采矿法的岩体控制 有较多的基本概念矿柱支护采矿法体系 矿柱支护采矿法的矿压显现规律矿柱支护采矿法的矿压控制方法 P2矿柱支护采矿法的基本特征： 矿块或盘区交替布置矿房和矿柱； 回采矿房留规则的连续或间断矿柱支撑顶板； 中等稳固顶板辅以锚杆支护矿柱支护采矿法的应用范围： 开采矿石和围岩都稳固的水平和缓倾斜矿体主要 薄矿体、开采厚矿体、极厚矿体P37.1 矿柱支护结构组成7.2 矿柱支护能力分析7.3 矿房矿柱布置设计7.4 矿柱支护条件下顶底板稳定性分析7.1 矿柱支护结构组成P4矿柱承载力岩体施加荷载影响单个矿柱大小在矿体中位置P57.1 矿柱支护结构组成采场的局部稳定性近场地层的控制设计考虑图7.1 采场近场围岩及局部稳定性控制P67.1 矿柱支护结构组成图7.2 房柱法开采布置示意图矿柱都是垂直矿柱。对于一个双向受载或是双向约束的矿柱来说，相应于受载尺寸较小的那个方向用来表示该矿柱的主要支护形式。P77.1 矿柱支护结构组成图7.3 开采倾斜矿体的矿柱布置A水平横向矿柱B 水平纵向矿柱 （“1”的底柱或采场“2”的顶柱）若纵向矿柱沿矿体的走向延伸达几个矿块，则这样的矿柱称为巷道矿柱。P87.1 矿柱支护结构组成图7.2和7.3所示矿井支护结构存在的问题？在两图所示的矿井支护结构中，矿柱承受围岩施加的应力而引起的破坏将导致近场岩体大范围的垮落。若未充填的采空区的面积很大，则这种垮落将有沿矿柱结构传播的危险。解决办法：一个矿体若二维方向上很大，设 置间隔矿柱把矿体划分为几个采矿区或盘区。如图7.4P97.1 矿柱支护结构组成图7.4 向两侧延伸的矿体间隔矿柱和盘区的布置如图设计的间隔矿柱实际上不可毁坏，因此每个盘区可以看作是一个独立采矿区域，任何垮落的最大范围只限于在那个盘区内。P107.1 矿柱支护结构组成 7.2 矿柱支护能力分析7.3 矿房矿柱布置设计7.4 矿柱支护条件下顶底板稳定性分析P117.2 矿柱支护能力分析矿柱平均应力从属面积法分析法均匀厚度的平伏状矿体横剖面，用长矿房和留房间矿柱方法开采 一组足够多的房、柱中有代表性的一部分代表性隔离体图7.5P127.2 矿柱支护能力分析由图(C)所示有代表性的隔离体的平衡方程为或 式中 矿柱轴向平均应力 采矿前应力场的垂直向正应力分量仍考虑c中有代表性的部分矿体，面积采出比也可写为代入（7.1）式(7.1)(7.2)P137.2 矿柱支护能力分析图7.6 矿柱从属面积分析法的几何要素分析方法与上面类似P147.2 矿柱支护能力分析典型矿柱的从属面积具有平面尺寸(a+c)，(b+c)。因此，为满足垂直方向上的静力平衡条件，要求或 面积采出比为：(7.3)与方程（7.2）完全一样平面尺寸为 方形矿柱时，矿柱被尺寸为 的矿房分开，方程（7.3）成为：(7.4)矿柱平均轴向应力仍与面积采出比相关（如（7.2）式） P157.2 矿柱支护能力分析分析：而且，对于任何几何规则的采矿布置来说，矿柱平均轴向应力直接由面积开采比确定。式（7.1）式（7.3）式（7.4）表明矿房和矿柱的尺寸采矿前的法向正应力分量直接算出矿柱的平均轴向应力状态P167.2 矿柱支护能力分析图7.7 矿柱应力集中系数与面积采出比关系分析当面积采出比大时，即使面积采出比增加很小，矿柱中应力也增加极大。例当从0.90增加到0.91时，应力集中系数从10.0增加到11.1。集中应力解释了采用天然矿柱支护法时面积采出比常小于0.75的原因。低于此值时，随 的变化