采场支承压力分布.ppt

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1、采场支承压力分布监测方法宁建国巷道开掘的合理位置和开掘时间的选择、底板巷道合理位置与维护等巷道矿压控制设计，采场顶板来压预测预报等问题，其共同点都是依据采场支承压力分布及其传播规律，特别是煤体上支承压力高峰位置以及内外应力场的分布范围等。煤体上支承压力分布特征的监测内容为：1、内应力场形成前后支承压力高峰位置；2、支承压力影响范围；3、最大应力集中系数；4、内应力场范围和稳定时间。4.1支承压力分布与显现的动态变化规律图4.1侧向支承压力显现规律1、2、3、……7－分别为对应动态仪的动态曲线4.2监测方法支承压力现场测定主要是确定其分布特征，如分布范围、高峰

2、位置、低应力区范围等重要的特征参数，这些重要的特征参数也正是有关矿山压力控制设计的依据。本节主要介绍几种现场常用的支承压力分布特征的监测方法。（1）钻孔液压枕法该方法是利用钻孔液压枕（油枕应力计）测量煤体的相对应力变化。采用钻孔测力计测定支承压力分布特征的关键是测力计的预紧，否则只能给出很低的压力变化或根本测不出压力。测力计的预紧一般通过楔体结构实现，1—液压囊；2—压力表；3—外楔体；4—内楔体安装时，先在孔底装入一木质垫块，将外楔体3伸至最长，将应力计置于孔内，串接折装杆，将应力计送到孔底，敲击拆装杆尾端使楔体与孔壁撑紧，用手压油泵通过三通阀将应力探头加

3、压至5MPa左右，关闭三通阀，拆除手压泵。油枕应力计的测点布置，在开采前，从距切眼50m~100m开始，每隔10m~20m由两顺槽巷道向煤体钻水平孔。孔深一般5m~10m。每个观测阶段每侧巷道内的钻孔数不应少于3个~5个。钻孔的方向也可根据观测需要确定。图4.3应力计测孔布置示意图（2）钻屑法钻屑法根据钻孔过程中单位孔深排出煤屑的重量、体积和粒度组成等来判断采煤工作面煤体应力是一种简便方法。排出煤屑的状况，一方面与钻孔的几何尺寸有关，另一方面与煤体内应力状况有关，在应力作用下钻孔发生收缩变形，使钻孔的煤屑量和粒度组成发生改变。该方法是用手持式电钻垂直煤壁打眼

4、，钻孔深5m～8m，在钻孔过程中，收集钻出的煤屑，每钻进一米测量一次煤屑重量和体积及用3mm筛子测粒度组成。图4.4煤屑重量与钻孔深度得实测曲线图中钻孔排出的煤屑重量与煤壁内应力增高有明显变化关系。同时，钻孔排出的煤屑体积和煤屑粒度大于3mm组成百分数也有相同的变化规律。（3）钻孔钢弦测力计法钻孔钢弦测力计方法同钻孔液压枕监测支承压力分布特征的原理相同，主要差异在于传感原理不同。图4.5钢弦式测力计结构1—支撑；2，6—导轨；3—楔块；4—金属弹性筒；5—振弦；单位mm其工作原理是：钻孔围岩内应力变化使金属弹性筒受力变形，通过振弦的弦振频率变化进行测量。钢弦

5、长19mm，弦直径为0.23mm，对弦的要求是均匀、弹性好、抗疲劳性能好，为此须作严格的老化处理。测力计安装在直径为37mm的钻孔内，依靠楔块3紧压钻孔岩壁。使之具有一定的初始安装应力。（4）超前巷道位移法①原理支承压力的存在是绝对的。支承压力显现是支承压力的作用结要，其形式和程度是相对的。只有当煤体进入塑料破坏状态后才会发生明显的显现，支承压力显示的基本规律如图4.6所示。煤壁不出现非弹性区，压力分布呈高峰在煤壁的负指数曲线，相应的支承压力显现按同样的趋势分布，支承压力与显现成正比关系；煤壁出现非弹性区后，显现与压力的分布规律不尽相同，显现仍是一条高峰在煤

6、壁单调下降曲线，弹性区内显现与压力成对应关系，非弹性区，显现与压力变化趋势相反。图4.6支承压力及其显现分布曲线②测区布置与监测方法超前巷道位移监测支承压力分布特征，在采场前方布置仪器观测是位移信息的变化过程，实现支承压力显现分布特征的测定。测区布置可以与顶板运动监测类似，在巷道内等间距安设5-7台位移计，间距3m-5m，当靠近煤壁的位移计距煤壁2m左右时移至前方，监测顶底板移近量和移近速度。一般情况下，每隔2小时观测一次读数。也可以在支承压力影响范围外的回采道内布置固定测站，监测采场推进过程中（逼近测站过程中）的移近速度变化，得到距煤壁不同距离的移近速度曲

7、线。图4.7实测支承压力显现曲线图4.7是实测回采巷道围岩移近的变化过程。支承压力显现范围延伸到煤壁前方40m左右，愈靠近煤壁显现愈明显。煤壁前5m范围显现特别强烈，为非弹性区。（4）侧向联络巷位移法侧向联络巷位移法是在顺槽一侧设置一条巷道监测线，如图4.8所示。观测开采前后倾向支承压力分布状态。图4.8测区布置图4.9支承压力显现变化图4.9为实测侧向岩梁断裂（断裂线距煤壁4.5m）后，外应力场压力显现变化。（1）工作面推过观测巷8m（L＝-8m）时，6m点出现峰值，说明外应力场高峰支承压力已自断裂线附近向前转移；（2）当工作面推过观测巷16m（L＝-16

8、m）时，10m点又出现峰值，显然高峰支承压力转移到该