采场围岩支承压力及矿压显现与上覆岩层运动间的关系2.ppt

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1、采场围岩支承压力及矿压显现与上覆岩层运动间的关系山东科技大学资源工程系2008年4月第四章4.1采场围岩支承压压力分布形态4.2采场支承压力分布与上覆岩层运动间的关系4.3采场支承压力分布与矿山压力显现间的关系4.4采场矿山压力显现与上覆岩层运动间的关系4.5采场支承压力分布监测方法第四章第1页本章目录本章特点学习难点有较多的基本概念支承压力、内外应力场概念采场支承压力分布与上覆岩层运动间的关系采场矿山压力显现和上覆岩层运动之间的关系第四章第2页煤（矿）层采出后，在围岩应力重新分布的范围内，作用在煤（岩）层和矸石上的垂直压力。高于和

2、低于原岩应力的整个区域支承压力来源于重量。在单一自重应力场条件下,若煤（岩）层水平赋存，则其支承压力的分布见图4.1所示：4.1采场围岩支承压压力分布形态4.1.1支承压力及基本概念第四章第3页特点概念图4.1上覆岩层运动状态与支承压力分布第四章第4页(a)图4.1上覆岩层运动状态与支承压力分布(b)第四章第5页1）支承压力大小表达式直接覆盖岩梁的单位重量直接覆盖岩梁悬跨度部分传递至该处的作用力第四章第6页来源2）支承压力与支承压力显现的关系支承压力的存在是绝对的。支承压力的显现是支承压力作用的结果，就其显现的形式和程度而言，则是相

3、对的，有条件的。支承压力与其显现有时不一致甚至相反的情况第四章第7页思考4.1.2采场支承压力分布的基本规律回采工作面前后方支承压力的分布可分为四个区域，即工作面前方的原岩应力区（A）、应力增高区（B）、工作面后方的应力降低区（C）和应力稳定区（D）。在工作面中部沿走向作一剖面，（如图4.2所示）。其分布的基本规律：第四章第8页在工作面采空区沿倾斜作一剖面，（如图4.3所示）其分布的基本规律：即在采空区存在应力降低区C，煤柱上存在高应力区B2，以及上一个工作面采空区的压力稳定区D。影响因素原岩应力、采空区的形状和尺寸、采空区上覆岩层

4、的性质及动态、煤柱的强度及其周围采动状况以及煤层的开采厚度等。图4.2采煤工作面前后方的应力分布第四章第9页Ⅰ－工作面前方应力变化区；Ⅱ－工作面控顶区；Ⅲ－垮落岩石松散区；Ⅳ－垮落岩石逐渐压缩区；Ⅴ－垮落岩石压实区；A－原岩应力区；B－应力增高区；C－应力降低区；D－应力稳定区图4.3已采区及其两侧煤柱的应力分布第四章第10页A－原岩应力区；B1、B2－应力增高区；C－应力降低区；D－应力稳定区4.1.3关于两个应力场的理论研究证明，对应不同的开采深度和煤层强度条件，采场周围煤层上支承压力分布可能有以下三种情况：第四章第11页单弹一

5、的性分布出现塑性破坏区的分布出现内应力场的分布图4.4不同阶段支承压力分布规律2）内应力场的范围及存在条件内应力场的出现是以存在塑性区为前提的，煤层不出现塑性区，自然也就不会出现内应力场。或开采深度H及集中系数Kmax越大，则塑性区范围将越大；煤层强度越高（即单轴抗压强度σc值越大），在同样深度条件下塑性区的范围将越小；在一定采深和既定煤层条件下，塑性区范围与煤层开采厚度成正比。第四章第12页存在条件满足相应条件的判别式为：结论（3）内应力场压力的大小及影响因素①同时运动的岩层数目及各岩梁的重量。参与运动的岩梁数目越多，各岩梁的厚度

6、及强度越大，则内应力场的压力越大。②内应力场中的最大支承压力值与分布范围（S0）大小成反比，由下部岩梁裂断位置所决定的内应力场范围越小，则压力峰值将越高。③改变采场支架的阻力，可以改变内应力场应力的大小和分布。第四章第13页支承压力可由下式表达影响因素：4）外应力场应力分布特点及其稳定条件外应力场应力稳定需要以下两个条件：采场（工作面）停止推进；基本顶运动停止。第四章第14页分布特点：采深达到一定的界限后同时存在弹性区和塑性区基本顶端部裂断前基本顶端部裂断前范围扩展到最大值范围收缩到最小5）关于基本顶的作用问题作为传递上覆岩重的介质

7、，基本顶起着中间垫层和支托层的作用，即上覆岩层压力只有通过它才能传递到煤层的各个部位；基本顶本身就是支承压力来源的一个组成部分。4.2采场支承压力分布与上覆岩层运动间的关系4.2.1采场推进过程中前方支承压力分布与上覆岩层运动间的关系支承压力分布与显现变化划分为三个阶段：第四章第16页从采场推进开始至煤壁支承能力改变(即煤壁附近煤体进入塑性状态)之前。煤体没有破坏，弹性压缩；显现分布：第一阶段：煤体特点：压力特点：一条高峰在煤壁上的单调下降曲线(如图4.5a)；与压力分布曲线相同。即煤壁没有进入塑性状态，各岩梁的跨度相等，同一位置的

8、传递系数相同。第四章第17页图4.5初次来压阶段支承压力分布图4.5初次来压阶段支承压力分布第四章第18页总体仍为单调下降曲线，但是具体讲则是塑性区内与压力分布相反，弹性区内与压力分布相同。第四章第19页第二阶段：从煤壁支承能力改变到