掘進(jìn)巷道礦壓監(jiān)測有關(guān)知識(shí)

1、掘進(jìn)巷道礦壓監(jiān)測有關(guān)知識(shí)煤礦安全規(guī)程第44條采用錨桿支護(hù)形式時(shí)，應(yīng)遵守下列規(guī)定：1、錨桿必須按規(guī)定做拉力試驗(yàn)。煤巷還必須進(jìn)行頂板離層監(jiān)測，并用記錄牌板顯示。 對噴體必須做厚度和強(qiáng)度檢查，并有檢查和試驗(yàn)記錄。在井下做錨固力試驗(yàn)時(shí)，必須有安 全措施。2、錨桿必須用機(jī)械或力矩扳手?jǐn)Q緊，確保錨桿的托板緊貼巷壁。一、礦壓的形成煤層在受到開挖以前，由于長期受到周圍巖土體壓力作用，壓力處于應(yīng)力平衡狀態(tài)。 當(dāng)開掘巷道或進(jìn)行回采工作時(shí)，破壞了原來的應(yīng)力平衡，在采掘空間周圍引起巖體應(yīng)力的 重新分布，在這種不平衡應(yīng)力的作用下，會(huì)出現(xiàn)巷道及回采空間周圍煤巖體的變形、移動(dòng)、 垮落等現(xiàn)象，直到應(yīng)力達(dá)到新的平衡為止。這種由

2、于在地下進(jìn)行采掘活動(dòng)而在巷道、洞室 及回采空間周圍巷道內(nèi)及支護(hù)物上所產(chǎn)生的壓力稱為“礦山壓力”，簡稱“礦壓”。在礦山壓力的作用下，地下巷道、響室及回采空間周圍的煤巖體及支護(hù)物將發(fā)生變形 和破壞，產(chǎn)生頂板下沉、底板隆起、巷道斷面縮小、巖體破斷離散發(fā)生冒落、煤體壓酥甚 至突然拋出、支架變形、上覆巖層大范圍移動(dòng)甚至地表塌陷等現(xiàn)象。這些在礦山壓力作用 下，圍巖、煤體及支護(hù)物所產(chǎn)生的各種力學(xué)現(xiàn)象，稱為“礦山壓力顯現(xiàn)”，簡稱礦壓顯現(xiàn)。巷道巖體破壞只有兩種“拉斷”、“剪切”，沒有“壓壞”。（莫爾強(qiáng)度理論認(rèn)為）： 材料發(fā)生破壞的主要原因是由于破壞面上的剪應(yīng)力達(dá)到一定限度的緣故，這個(gè)剪應(yīng)力除了與材料本身的性質(zhì)有

3、關(guān)，還與破壞 面上由于正應(yīng)力而產(chǎn)生的摩擦阻力有關(guān)。即某點(diǎn)發(fā)生破壞，不僅取決于該點(diǎn)的剪應(yīng)力，同 時(shí)也取決于該點(diǎn)的正應(yīng)力，前者起破壞作用，后者起阻礙破壞作用。破壞的四個(gè)階段：壓密階段、彈性階段、塑性階段、破壞階段。二、掘進(jìn)巷道所受礦壓的種類及作用距離、大小。1、掘進(jìn)本身的支承壓力的顯現(xiàn)未受采動(dòng)的巖體，在巷道開掘以前通常處于彈性變形狀態(tài)，巖體的原始鉛直應(yīng)力等于 上部覆蓋的巖層重量，巷道開挖以后，原巖應(yīng)力重新分布，巷道圍巖內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中，如 果圍巖應(yīng)力大于巖體強(qiáng)度，巷道圍巖會(huì)產(chǎn)生塑性變形，從巷道周邊向圍巖深處擴(kuò)展到一定 的范圍，出現(xiàn)塑性變形區(qū)，為彈塑性介質(zhì)，巷道開挖以后圍巖應(yīng)力分布如圖1所示。變形 量

4、的大小取決于圍巖的原始應(yīng)力、巖石性質(zhì)、巷道支護(hù)形式、支護(hù)強(qiáng)度和巷道尺寸。在開 采深度大，煤巖層松軟和受采動(dòng)影響的情況下，巷道圍巖變形嚴(yán)重。巷道松動(dòng)范圍深入到 周邊3-5m；在開采深度淺，煤巖層強(qiáng)度大，受開采影響的情況下巷道圍巖變形較小，P-原始應(yīng)力切向應(yīng)力pi-支護(hù)阻力a-巷道半徑R-塑性區(qū)半徑A-破裂區(qū)B-塑性區(qū)C-彈性區(qū)D-原始應(yīng)力區(qū)2、受本工作面回采影響礦壓顯現(xiàn)開采后的上覆巖層所形成的結(jié)構(gòu)，由煤壁一已冒落的砰石支撐體系來支撐,只是在下位 巖層中才可能形成煤壁-工作面支架-采空區(qū)已冒落肝石支撐體系，隨著回采工作面向前推 進(jìn)，回采巷道要受本工作面回采產(chǎn)生的前方支承壓力影響，如圖2所示。在本工

5、作面回采 引起的超前移動(dòng)支承壓力作用下，巷道圍巖應(yīng)力再次重新分布，塑性區(qū)顯著擴(kuò)大，圍巖變 形急劇增長，在工作面的后方附近，由巷道上方和采空區(qū)一側(cè)頂板彎曲下沉和顯著運(yùn)動(dòng)使 得支承壓力和巷道變形都達(dá)到最大值，遠(yuǎn)離工作面后方，巷道圍巖變形速度逐漸衰減，巷 道圍巖性質(zhì)、護(hù)巷煤柱寬度、巷旁支護(hù)方式、工作面頂、底巖層結(jié)構(gòu)對該時(shí)期圍巖變形量 影響最大。工作面支承壓力的顯現(xiàn)特征通過支承壓力分布范圍、分布形式和應(yīng)力峰值表示，應(yīng)力 增高系數(shù)k為支承壓力峰值與原巖鉛直應(yīng)力的比值,支承壓力峰值位置距煤壁一般48m, 相當(dāng)23. 5倍回采高度，影響范圍4060m,少數(shù)可達(dá)6080m,應(yīng)力增高系數(shù)為2. 53,實(shí) 測中，

6、單侯礦6101N以及6107N工作面形成的超前支承壓力主要影響范圍為20m左右。表1采區(qū)回采巷道不同時(shí)期頂?shù)装逡平?guī)律各帶內(nèi)移近量所-1礦壓顯現(xiàn)帶各帶內(nèi)頂?shù)装逡平俣?mrnd占比值/%掘進(jìn)影響階段劇烈區(qū)每天由幾亳米至幾十亳米，穩(wěn) 定期一般小于1無采掘影響帶多數(shù)情況為0.2-0. 5,有時(shí)至1左右前影響區(qū)由每天幾言 米至幾十個(gè)亳米采動(dòng)影響帶后影響區(qū)一般20-30少數(shù)達(dá)到40-60采動(dòng)影響穩(wěn)定帶多數(shù)情 況下小于L有時(shí)達(dá)L2 3、受相鄰工作面采動(dòng)影響礦壓顯現(xiàn)煤層開采后，采空區(qū)上部巖層重量將向采空區(qū)新的支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)移，從而在采空區(qū)周圍形 成支承壓力帶，工作面前方形成超前支承壓力，它隨著工作面推進(jìn)而向前移

7、動(dòng)，稱為移動(dòng) 性支承壓力或臨時(shí)支承壓力，采空區(qū)應(yīng)力重新分布見圖3。1-工作面前方超前支承壓力2、3-工作面傾斜、仰斜方向殘余支承壓力 4-工作 面后方采空區(qū)支承壓力工作面傾斜方向的固定支承壓力影響范圍一般為1530m,少數(shù)可達(dá)到3540m,支 承壓力峰值位置距離煤壁一般為1520m,應(yīng)力增高系數(shù)為23,在回采巷道布置中，煤 柱護(hù)巷這種形式中，煤柱一般留20m30m,也有的35m。但這一寬度煤柱保護(hù)下的巷道, 還不能從根本上避免上區(qū)段開采形成的固定支承壓力影響，10-15 50-60 5-8 A-減壓區(qū)B-增壓區(qū)C-穩(wěn)壓區(qū)D-極限平衡區(qū)E-彈性區(qū)采動(dòng)影響前后方支承壓力影響同前。4、支承壓力在底板

8、巖層中的傳播相當(dāng)于一個(gè)力作用在地面上，地面形成一個(gè)反作用力，作用力是一組等值線（壓力 泡）。下部煤層掘進(jìn)受上部煤層回采時(shí)所受的采動(dòng)影響，相當(dāng)于超前支承壓力作用在掘進(jìn) 巷道的頂板上，間距越大，所受壓力越小。三、礦壓的破壞作用四、礦壓的觀測手段及數(shù)據(jù)整理分析掘進(jìn)工作面的現(xiàn)場觀測的目的在于掌握井巷圍巖破壞、變形過程、應(yīng)力分布規(guī)律。分 析井巷支架與圍巖相互作用關(guān)系：為選擇合理支護(hù)方式、確定合理護(hù)巷參數(shù)、為改進(jìn)巷道 支護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。1、綜合監(jiān)測內(nèi)容主要有巷道表面位移的觀測（巷道頂?shù)装?、兩幫的相對移近量、頂板下沉量、底腺量）：頂板離層的觀測（錨固區(qū)內(nèi)、外頂板巖層的位移）：錨桿（索） 受力的觀測（頂幫錨桿及錨索的受力分布）及巷道斷面收縮率和破壞狀況統(tǒng)計(jì)等幾個(gè)部分, 如表所示。一般每50m設(shè)一個(gè)，每個(gè)