矿山压力与岩层控制 第6章ppt课件.ppt

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1、第6章巷道矿压显现规律邵小平讲师SaoXiaoping主讲教师：Xi’anUniversityofScience&Technology矿山压力与岩层控制MiningPressureandStrataControl第6章巷道矿压显现规律第一节巷道围岩应力及变形规律第二节受采动影响巷道矿压显现规律第三节巷道围岩控制原理第一节巷道围岩应力及变形规律一、受采动影响巷道的围岩应力（一）原岩体内掘进巷道引起的围岩应力巷道开掘后原岩应力重新分布，巷道围岩内出现应力集中。如果围岩应力小于岩体强度，围岩仍处于弹性状态，围岩应力可用弹性力学方法按平面应

2、变问题计算。双向等压原岩应力场内圆形巷道围岩应力分布如图7-1所示。图6-1圆形巷道围岩弹性变形应力分布如果围岩应力大于岩体强度，巷道围岩会产生塑性变形，从巷道周边向围岩深处扩展到一定范围，出现塑性变形区，成为弹塑性介质。在塑性区内圈（A）围岩强度明显削弱，低于原始应力γH，围岩发生破裂和位移称为破裂区，也叫卸载和应力降低区。塑性区外圈（B）的应力高于原始应力，它与弹性区内应力增高部分均为承载区，也称应力增高区。再向围岩深部即为处于稳定状态的原始应力区。（二）回采工作面周围支承压力分布煤层开采过程破坏原岩应力场的平衡状态，引起应力重

3、新分布。对于受到采动影响的巷道，它的维护状况除了受巷道所处位置的自然因素影响以外，主要取决于采动影响。煤层开采以后，采空区上部岩层重量将向采空区周围新的支承点转移，从而在采空区四周形成支承压力带。图6-2采空区应力重新分布概貌1—工作面前方超前支承压力2、3—工作面倾斜方向残余支承压力4—工作面后方采空区支承压力工作面超前支承压力影响范围为40～80m，支承压力峰值位置距煤壁一般为4～8m应力增高系数为2～4。工作面倾斜方向固定性支承压力影响范围一般为15～40m，支承压力峰值位置距煤壁一般为15～20m，应力增高系数为2～3。相邻

4、的采空区所形成的支承压力会在某些地点发生相互叠加，称为叠合支承压力。例如，在上下区段之间，上区段采空区形成的残余支承压力与下区段工作面超前支承压力叠加，在煤层向采空区凸出的拐角，形成很高的叠合支承压力，应力增高系数可达5～7，有时甚至更高。图6-3煤层凸出角处叠加支承压力（三）采动引起的底板岩层应力分布煤层开采引起回采空间周围岩层应力重新分布，不仅在回采空间周围煤体（柱）上造成应力集中，还会在顶板与底板岩层内形成应力的重新分布。在底板岩层一定范围内应力的重新分布，成为影响底板巷道布置和维护的重要因素。煤层顶底板中支承压力集中程度随距

5、开采煤层距离的增加而降低。（a）一侧采空图6-4三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布（b）两侧采空，煤柱宽B图6-5三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布（c）两侧采空，煤柱宽2B图6-6三种典型的煤柱载荷作用下底板岩层的应力分布图6-7上部煤层采动遗留保护煤柱引起底板岩层内应力分布二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定（一）巷道围岩应力影响带巷道开掘以后，巷道周围岩体内的应力重新分布。巷道围岩应力受扰乱的区域称为影响带，一般以超过原岩应力值的5％作为影响带的边界。如果相邻巷道的应力影响带彼此不重叠，可以忽略巷道间的相互影

6、响。如果相邻巷道的应力影响带彼此重叠，但没有到达相邻巷道，可进行巷道围岩应力值的叠加。在静水压应力场中，巷道的应力影响区域形状为半径等于6r的圆（r为巷道断面半径）。在非静水压应力场中，巷道的应力影响区域形状不再是圆形，一般为长轴不大于12r的椭圆。因此，断面相同两圆形巷道的间距D为6r＜D＜12r半径不同两圆形巷道的间距D为6R＜D＜6（R＋R）如果巷道周边形成塑性变形区，相邻巷道的应力影响带不宜超过塑性变形区与弹性变形区的交界面。（二）相邻巷道间合理距离表6-1巷道相互影响系数三、构造应力对巷道稳定性的影响巷道轴向与构造应力方向

7、之间夹角不同，巷道围岩水平应力集中程度有很大差异。因此，在构造应力影响较强烈的区域，要重视巷道布置方向，依靠正确调整巷道方向与构造应力方向间的关系，削减构造应力对巷道围岩稳定性的影响。图6-8巷道轴向与构造应力成一定角度时周边应围岩应力计算简图图6-9巷道轴向平行、垂直构造应力条件下，周边围岩应力分布a—平行构造应力；b—垂直构造应力四、受采动影响巷道的围岩变形（一）巷道围岩变形量的构成巷道围岩变形量包括巷道顶板下沉量、底板臌起量、巷帮移近量、深部围岩移近量以及巷道剩余断面积等。（二）巷道围岩变形规律采准巷道从开掘到报废，经历采动造

8、成的围岩应力重新分布过程，围岩变形会持续增长和变化。以受到相邻区段回采影响的工作面回风巷为例，围岩变形要经历五个阶段。图6-10区段平巷围岩变形巷道掘进影响阶段无采掘影响阶段采动影响阶段采动影响稳定阶段二次采动影响阶段一、区段巷道的位