矿山压力及岩层控制第二章.ppt

1、第二章 矿山压力及矿山压力显现第一节 矿山压力及其在围岩中的分布,一、矿山压力的概念 1、采动在煤或岩层中开掘巷道和进行回采工作称为对煤岩的采动。 2、采动空间采动后，在煤（或岩层）中形成的空间。 3、围岩采动空间周围的岩体统称为围岩。 4、矿山压力采动后，作用于岩层边界上或存在于岩层中促使围岩向已采空间运动的力（促使围岩运动的力）。,二、矿山压力的来源,采动前原岩中已存应力是矿山压力产生的根源。 原岩中各点主应力的大小、方向、垂直应力与水平应力之间的比值等决定了采动后围岩应力重新分布的规律。 采动前原岩中各点的应力，其主要来源有： (1) 覆盖岩层的重力； (2) 构造运动的作用力； (3)

2、 岩体膨胀的作用力，包括岩体因温度升高或遇水膨胀而产生的力等。 矿山压力随采深的增加而增加是不确切的。 三、矿山压力的分布 (此部分请参见岩石力学内容）,第二节 矿山压力显现,一、矿山压力显现的概念及显现的基本形式 (一)、矿山压力显现的概念 矿山压力显现采动后，在矿山压力的作用下通过围岩运动与支架受力所表现出的矿山压力现象。 (二) 矿山压力显现的基本形式,二、矿山压力显现的条件 围岩稳定与破坏的条件,1、围岩破坏的条件 两帮岩体不发生剪切破坏的条件： 则两帮岩体处于稳定状态时的采深（不支护） 例: 两帮岩体力学参数为：=25 ， C=3MPa，k=2.5 ，=25kN/m3 ， 则： 就是

3、说：在采深小于150m时，不支护巷道两帮不会破坏。,2、围岩稳定的条件,通过假设支架，增加3，则需要的支护反力为： 三、矿压显现的相对性 由于围岩的运动受压力的大小、方向、边界以及自身的强度极限等限制，加之支架对围岩运动的抵抗，矿压显现不可能在任何压力存在的条件下显现出来，即是相对的。,（一）巷道围岩运动的相对性,由于围岩承受的压力大小、自身强度、受力状况等不同，运动的发展程度也不相同。 1、开采深度越浅，与采深有关的支承压力越大。 150200m以后，出现明显的塑性变形与破坏。 100150m以上岩体处于弹性状态，变形比较小，运动相对不明显。 2、围岩的变形能力还与围岩强度有关。 高强度低强

4、度 3、架设支架使两帮变为三向应力状态，阻止破坏发展，维持围岩稳定。 （二）支架受力的相对性 支架上压力显现主要取决于以下三个方面因素： 1、支架对围岩的抵抗程度。（巷道、工作面） 2、支架的力学特性（刚性、增阻、恒阻） 3、不同时间、地点（岩层运动发展情况）影响（采场、巷道）。,四、矿山压力与矿山压力显现的关系,1、矿山压力的存在是绝对的，而显现是相对的。 2、压力显现强烈的部位不一定是压力高峰的位置，但对某一点是相关的（例:煤壁前方值承压力与下沉两关系）。 五、关于支护的作用问题 支架的作用在于帮助围岩稳定，把矿山压力显现控制在要求的范围内。,作业：,已知某煤层位于采深H=800m处，覆岩平均比重为=25KN/m3，煤层厚度m=2.5m，内摩擦角=25，C=2105N/m2，煤层与顶底板的摩擦系数为f=0.2，支架对煤壁无支护反力，假设煤层的压缩角为=