矿山压力及岩层控制

扎身煤海献青春 立足矿山采光明

矿山压力及岩层控制第一讲：绪论

矿山压力的基本概念矿山压力： 采动 采场、巷、硐支护物 矿压显现： 力学现象 矿山压力控制： 减轻、调节、利用、改变的方法 减轻、调节、利用、改变的方法 力

矿山压力对煤矿开采的意义 生态环境保护 保证安全和正常生产 减少资源损失 改善开采技术 提高经济效益

矿压的研究方法 现场实测 理论分析 物理模拟 数值模拟 工程类比

总结原岩应力分布规律

三个规律

顶板活动规律 矿压显现规律

两个原理

回采工作面支架与围岩的作用原理

巷道支护与围岩的作用原理

一个方法

岩层控制方法

矿山压力及岩层控制第二讲：原岩应力分布规律

本章介绍 原岩应力 “孔”周围的应力分布 围岩极限平衡 支撑压力及其分布

原岩应力原岩体：地壳中没有受到人类工程活动影响的岩体。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。板块边界受压 地幔热对流 地球内应力

原岩应力的形成 地球心引力地球旋转 岩浆侵入 地壳非均匀扩容

矿山压力的来源 自重应力 构造应力

自重应力自重应力：由地心引力引起的应力场。

σ σ

z x

= γH = σy

= λσ

z

海姆公式： λ =(静水压)µ = 0.5 1 金尼克公式：λ λ =(弹性侧压理论) 1 - µ = 0 . 25 - 0 . 43

µ

µ

= 0 .2 - 0 .3

构造应力构造应力：由构造运动引起。 分为：现代构造应力和地质构造残余应力 构造应力的特点：1.构造应力以水平应力为主。 1.构造应力以水平应力为主。 2.构造应力分布不均匀。 2.构造应力分布不均匀。 3.构造应力具有方向性。 3.构造应力具有方向性。 4.普遍存在于坚硬岩层中。 4.普遍存在于坚硬岩层中。

原岩应力的分布基本规律 实测铅直应力基本等于上覆岩层重量 水平应力普遍大于铅直应力 平均水平应力与铅直应力比值随深度增加而减少 最大水平主应力与最小水平主应力相差较大

垂 直 应 力 与 采 深 成 正 比

平 、 垂 应 力 比 值 随 采 增 加 而 减 小

回采空间周围的应力分布

不同方向临空，应力叠加； 不同方向临空，应力叠加； 拐角处应力集中程度高； 拐角处应力集中程度高； 按临空自由面多少，应力集中程度如下关系： 按临空自由面多少，应力集中程度如下关系： 孤岛大于半岛大于拐角大于单面 孤岛大于半岛大于拐角大于单面 大于半岛大于拐角大于

矿山压力的分布矿山压力的分布

分 布 的弹 性 状 态 的 分 布 的 分 布

稳 定 条 件

围岩极限平衡与支撑压力的分布

巷道(孔)应力状态两侧

围岩单元体的

巷道两侧的支撑压力分布切向应力分布：(大 小 切向应力分布：(大--小) :( 受力状态(单向 三向 三向) 受力状态(单向--三向) 抗压强度：(低 高 抗压强度：(低--高) :( 破坏顺序：(里 外 破坏顺序：(里--外) :(

围岩三区的形成

塑性区 弹性区

原始应力区

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