礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件

礦壓研究的目的1、工作面壓力顯現(xiàn)和頂?shù)装遄兓?guī)律2、工作面頂板支撐的安全程度3、工作面垮落的規(guī)律及控制方法4、防止和消除地壓危害措施5、煤礦設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)的可靠性礦壓研究的目的礦壓研究需要解決的主要問(wèn)題：1、在特別困難條件下，井巷地壓的控制方法2、為了保證生產(chǎn)安全和最大限度的回收礦產(chǎn)資源，尋求適應(yīng)巖體應(yīng)力特性和地壓顯現(xiàn)規(guī)律的合理開(kāi)采順序，開(kāi)采方法及其結(jié)構(gòu)要素以及采場(chǎng)維護(hù)方式。3、采空區(qū)的處理問(wèn)題4、防止地下開(kāi)采引起的滑坡5、對(duì)地表建筑的影響及三下(水下、建筑下、鐵路下）安全開(kāi)采6、巖爆問(wèn)題7、露天礦邊坡的確定及不穩(wěn)定邊坡的加固礦壓研究需要解決的主要問(wèn)題：巖石的力學(xué)特性巖石具有一定的強(qiáng)度巖石視為完整連續(xù)的小型塊體，當(dāng)做連續(xù)介質(zhì)地下巖石，一般處于三向壓力狀態(tài)。σ1σ1σ3σ3巖石的力學(xué)特性巖石具有一定的強(qiáng)度σ1σ1σ3σ3主應(yīng)力σ1>σ2>σ3三向剪應(yīng)力

T13最大主應(yīng)力σ1>σ2>σ3σ與τ的靜力平衡

σ3σ3σ1σ1σσ與τ的靜力平衡σ3σ3σ1σ1σ?guī)r石強(qiáng)度理論莫爾強(qiáng)度理論庫(kù)侖強(qiáng)度理論格里菲斯強(qiáng)度理論τσ?guī)r石強(qiáng)度理論τσ單向抗壓強(qiáng)度巖石強(qiáng)度，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)室抗壓試驗(yàn)得到的數(shù)值，稱為單向抗壓強(qiáng)度。測(cè)試試塊：方形h=(2-2.5)ss=5cm

圓柱形h=(2-3)dd=5cm單向抗壓強(qiáng)度巖石強(qiáng)度包括抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度：圍巖的強(qiáng)度，是隨時(shí)間的增加而變小，隨一定時(shí)間變化后的強(qiáng)度，稱為圍巖的長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度>抗剪強(qiáng)度>抗拉強(qiáng)度巖石強(qiáng)度包括抗壓強(qiáng)度>抗剪強(qiáng)度>抗拉強(qiáng)度巖石的基本破壞類型1、脆性斷裂破壞是由拉應(yīng)力或巖石內(nèi)部派生出來(lái)的拉應(yīng)力所引起的破壞。2、剪切破壞當(dāng)巖石內(nèi)部某斷面的剪應(yīng)力τ達(dá)到或者超過(guò)其極限剪切破壞強(qiáng)度時(shí)，巖石即沿該斷面發(fā)生剪切滑動(dòng)，使巖石沿該斷面發(fā)生破壞。3、塑性改組破壞巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生某種變化，當(dāng)受到載荷超過(guò)某種臨界值時(shí)，巖石出現(xiàn)塑性流動(dòng)現(xiàn)象，喪失繼續(xù)承載能力，常發(fā)生在某些粘土質(zhì)巖石中

巖石的基本破壞類型節(jié)理巖體是指完整巖石被節(jié)理面分割而形成的巖石塊體，即節(jié)理巖體是由巖石和節(jié)理所組成的節(jié)理面非貫通性半貫通性貫通性節(jié)理巖體節(jié)理面非貫通性半貫通性貫通性節(jié)理面破壞1、非貫通性節(jié)理面破壞：破裂面追蹤已有的節(jié)理面發(fā)生破壞2、半貫通性節(jié)理面破壞：節(jié)理延伸尺寸不大時(shí)，類似非貫通性節(jié)理面破壞，節(jié)理延伸尺寸較大時(shí)，類似貫通性節(jié)理面破壞。3、貫通性節(jié)理面破壞：沿貫通性節(jié)理面發(fā)生剪切破壞。節(jié)理面破壞影響巖體強(qiáng)度因素?zé)崤蛎洃?yīng)力影響濕膨脹效應(yīng)影響巖體孔隙影響氣體和瓦斯的影響巖體中水的影響巖體開(kāi)掘暴露后，層狀巖體在溫度變化下，會(huì)產(chǎn)生縱向和橫向應(yīng)變，產(chǎn)生熱膨脹應(yīng)力。巖體應(yīng)力發(fā)生變化，若側(cè)向應(yīng)力減小軸向應(yīng)力增大，則強(qiáng)度降低地震應(yīng)力影響效應(yīng)與熱膨脹相似，還會(huì)引起巖體內(nèi)部物化學(xué)變化，層狀巖體粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角、彈性模量、泊松比都會(huì)變化1、膨脹作用，2、靜力水壓影響，3、動(dòng)力水壓影響影響巖體強(qiáng)度因素?zé)崤蛎洃?yīng)力影響濕膨脹效應(yīng)影響巖體孔隙影響氣體10152025瓦斯壓力(kg/cm2)應(yīng)變0.20.1×10-210152025礦壓是地應(yīng)力的顯現(xiàn)

地應(yīng)力：是存在于地殼中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力，也稱巖體初始應(yīng)力、絕對(duì)應(yīng)力或原巖應(yīng)力。廣義上也指地球體內(nèi)的應(yīng)力。它包括由地?zé)岍p重力﹑地球自轉(zhuǎn)速度變化及其他因素產(chǎn)生的應(yīng)力。地應(yīng)力主要包括：自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力瓦斯壓力對(duì)地應(yīng)力的影響很大礦壓是地應(yīng)力的顯現(xiàn)地應(yīng)力：礦壓顯現(xiàn)自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力支承應(yīng)力礦壓顯現(xiàn)自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力支承應(yīng)力自重應(yīng)力是一定埋深的巖體重量產(chǎn)生的應(yīng)力自重應(yīng)力在巷道支護(hù)中無(wú)法避免自重應(yīng)力開(kāi)掘前自重應(yīng)力開(kāi)掘后自重應(yīng)力開(kāi)掘前自重應(yīng)力開(kāi)掘后自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力是由于地殼運(yùn)動(dòng)的不均衡，使局部巖層受到擠壓而產(chǎn)生的應(yīng)力。褶皺、斷層等構(gòu)造，是構(gòu)造應(yīng)力釋放的結(jié)果。褶皺、大斷層等構(gòu)造附近，可能有殘余構(gòu)造應(yīng)力。構(gòu)造應(yīng)力在巷道支護(hù)中無(wú)法避免構(gòu)造應(yīng)力礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件支承應(yīng)力支承應(yīng)力不同于原巖應(yīng)力，它是由于工作面回采后遺留煤柱在未垮落頂板懸臂梁作用下形成的應(yīng)力支承應(yīng)力隨回采工作面的推進(jìn)而產(chǎn)生，不會(huì)隨回采工作面的推進(jìn)而消失。支承應(yīng)力沿工作面的走向和傾向存在，應(yīng)力大小是按曲線遞增。支承應(yīng)力可以避免或減小，巷道支護(hù)，應(yīng)該避開(kāi)支承應(yīng)力帶。支承應(yīng)力支撐應(yīng)力帶支撐應(yīng)力帶開(kāi)采空間支撐應(yīng)力帶支撐應(yīng)力帶開(kāi)采空間合理的布置巷道，是保證巷道支護(hù)效果的一個(gè)關(guān)鍵因素?；夭上锏啦贾?，要盡可能避開(kāi)支承應(yīng)力高峰區(qū)小煤柱沿空送巷，是解決支承應(yīng)力影響的有效途徑支承應(yīng)力影響范圍，是根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)和煤層頂板巖性不同而不同合理的布置巷道，是保證巷道支護(hù)效果的一個(gè)關(guān)鍵因素。地壓的分類按地壓的表現(xiàn)形式，地壓分為：1、變形地壓變形地壓是大范圍內(nèi)巖體因變形、位移受到支護(hù)的壓制而產(chǎn)生的地壓。變形地壓大小取決于圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，又取決于支護(hù)形式和支護(hù)時(shí)間。變形地壓又分為：彈性變形壓力塑性變形壓力流變壓力：是巖體變形、流動(dòng)引起的

地壓的分類按地壓的表現(xiàn)形式，地壓分為：2、散體地壓滑移、破碎或松散巖體重力作用在支護(hù)上引起的地壓，也稱為松動(dòng)地壓。3、沖擊地壓沖擊地壓，也稱為巖爆，它是在圍巖積累了大量的彈性變形能之后，突然釋放出來(lái)時(shí)所產(chǎn)生的壓力，是一種爆炸式的地壓現(xiàn)象。沖擊地壓多發(fā)生在深部堅(jiān)硬、完整的巖體中，目前還不能對(duì)沖擊地壓進(jìn)行完善的理論分析計(jì)算。4、膨脹地壓泥質(zhì)或炭質(zhì)頁(yè)巖吸水后體積膨脹，由于膨脹而產(chǎn)生的壓力稱為膨脹地壓。膨脹地壓和變形地壓的根本區(qū)別在于它是吸水膨脹而引起的。2、散體地壓沖擊地壓（巖爆）1、巖爆表現(xiàn)：微弱沖擊：表層局部破壞和巖塊彈出，巖體深部有微震動(dòng)弱沖擊：圍巖局部破壞和巖塊拋出，伴有明顯的聲響和地震震動(dòng)。中等沖擊：圍巖迅速脆性破壞，并有大量巖石碎塊、粉塵拋出，形成氣浪沖擊。強(qiáng)烈沖擊：使幾十米地段支架破壞和巷道塌落。災(zāi)害性沖擊：在整個(gè)開(kāi)采區(qū)域或中段內(nèi)礦柱發(fā)生連鎖反應(yīng)式破壞，礦區(qū)或中段內(nèi)巷道坍塌，甚至礦井報(bào)廢。

沖擊地壓（巖爆）2、巖爆形成因素（1）、原巖應(yīng)力：自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力作用下的巖體，積蓄了大量的變形能。（2）、巖體的彈性和脆性：這種巖體能量達(dá)到應(yīng)力極限時(shí)突然釋放。（3）、采動(dòng)造成應(yīng)力集中和能量積聚。20080σMPa1231、石英巖2、大理石3、砂巖0.10.2?%2、巖爆形成因素20080σMPa1231、石英巖0.103、巖爆預(yù)測(cè)：觀測(cè)鉆孔時(shí)巖粉排出量觀測(cè)鉆孔巖芯及巖粉顆粒變化爆破后巖塊彈出情況4、巖爆控制合理布置掘進(jìn)和開(kāi)采順序給有沖擊危險(xiǎn)的礦層卸壓使巖體積聚的彈性變形能有控制的釋放：松動(dòng)爆破；震動(dòng)爆破；小煤柱

3、巖爆預(yù)測(cè)：巷道周邊應(yīng)力分布：1、矩形巷道λ=1λ=0.4巷道周邊應(yīng)力分布：λ=1λ=0.42拱形巷道λ=0.7λ=0.22拱形巷道λ=0.7λ=0.2巷道圍巖形變分區(qū)

彈性區(qū)：圍巖有形變，應(yīng)力消失后形變可恢復(fù)塑性區(qū)：圍巖有形變，應(yīng)力消失后形變不能恢復(fù)，有次生節(jié)理冒落區(qū)：圍巖破碎，容易冒落巷道圍巖形變分區(qū)彈性區(qū)：圍巖有形變，應(yīng)力消失后冒落區(qū)：彈性區(qū)塑性區(qū)冒落區(qū)原巖區(qū)彈性區(qū)塑性區(qū)冒落區(qū)原巖區(qū)塑性區(qū)計(jì)算塑性區(qū)半徑（卡式公式）：塑性區(qū)計(jì)算普氏破碎冒落高度：（1）、兩幫非彈性區(qū)

（2）、冒落拱高普氏破碎冒落高度：采區(qū)礦壓1、工作面采動(dòng)后壓力呈現(xiàn)狀況老頂?shù)某醮螖嗔眩簭澗刈畲笾?，長(zhǎng)周邊中間A斷裂過(guò)程，長(zhǎng)邊中間向向工作面兩端延伸，然后向短邊延伸，成X型A采區(qū)礦壓A2、采煤工作面支承壓力分布前支承壓力,峰值（2-4)rH2-1090-100m隨工作面移動(dòng)而移動(dòng)側(cè)支承壓力峰值（2-3）rH2、采煤工作面支承壓力分布前支承壓力,峰值（2-4)rH2-3、同時(shí)回采工作面錯(cuò)距

M：兩煤層間距，m，δ：層間巖石移動(dòng)角，堅(jiān)硬巖石為600-750，軟巖為450-550，L：不均衡備用距離，為下煤層一個(gè)月推進(jìn)度，b：上煤層工作面最大控頂距3、同時(shí)回采工作面錯(cuò)距M：兩煤層間距，m，δ：層間巖石移動(dòng)4、采煤工作面垮落步距第1次垮落步距：第2次垮落步距：第3次垮落步距：H：冒落分層厚度，r:容重，k：載荷系數(shù)>1,當(dāng)頂板離層時(shí)等于1，頂板巖層的抗拉強(qiáng)度4、采煤工作面垮落步距第2次垮落步距：第3次垮落步距：H：冒5、老頂來(lái)壓老頂?shù)某醮蝸?lái)壓是指工作面直接頂垮落后，老頂?shù)谝淮螖嗔巡l(fā)生回轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)至工作面頂板急劇下沉，工作面頂板普遍出現(xiàn)來(lái)壓現(xiàn)象，即為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓。從開(kāi)切眼到老頂初次來(lái)壓時(shí)距工作面的距離稱為老頂初次來(lái)壓步距，它是反映老頂巖層穩(wěn)定性的主要指標(biāo)。老頂周期來(lái)壓是指老頂?shù)某醮蝸?lái)壓后，隨工作面繼續(xù)推進(jìn)，老頂每懸露一定距離后就會(huì)發(fā)生一次來(lái)壓現(xiàn)象，一般情況下，它呈現(xiàn)一定的周期性。我們稱初次來(lái)壓后回采工作面出現(xiàn)的周期性礦山壓力顯現(xiàn)為老頂?shù)闹芷趤?lái)壓。周期來(lái)壓時(shí)，工作面的頂板壓力和頂板下沉量比平時(shí)要大30%到40%，

5、老頂來(lái)壓礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件30-60m30-60m礦壓監(jiān)測(cè)1、巷道礦壓監(jiān)測(cè)的重要性沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，錨桿支護(hù)安全，就沒(méi)有保證。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，錨桿支護(hù)，是霧里看花。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，錨桿支護(hù)缺少嚴(yán)密性。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，支護(hù)參數(shù)無(wú)法及時(shí)修正。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)合理性無(wú)法驗(yàn)證，錨桿支護(hù)技術(shù)的推廣缺少科學(xué)依據(jù)。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，錨桿支護(hù)技術(shù)成果無(wú)法鑒定。礦壓監(jiān)測(cè)1、巷道礦壓監(jiān)測(cè)的重要性2、監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展監(jiān)測(cè)技術(shù)是從人工監(jiān)測(cè)向自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電腦智能化分析方向發(fā)展。人工手工監(jiān)測(cè)，是最原始的監(jiān)測(cè)方法，只是簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)巷道頂?shù)装逑鄬?duì)移近量（如十字法），這種方法有很多缺點(diǎn)：（1）、受人的責(zé)任心、操作方法影響，監(jiān)測(cè)誤差很大，數(shù)據(jù)缺少準(zhǔn)確性。（2）、監(jiān)測(cè)是在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，不能動(dòng)態(tài)的反應(yīng)巷道變形情況。（3）、受人的技術(shù)水平限制，分析結(jié)果不一定全面可靠。（4）、監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)少、不全面，不能科學(xué)的深入研究分析錨桿支護(hù)技術(shù)。（5）、監(jiān)測(cè)人工工資費(fèi)用高，測(cè)工管理容易出現(xiàn)漏洞。

2、監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展

自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電腦智能分析，是監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向，目前，西科測(cè)控公司致力于該技術(shù)的研究已經(jīng)有多年的經(jīng)驗(yàn)，提供監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)支持，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）、自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)全面、準(zhǔn)確。（2）、數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)，可查詢?nèi)我鈺r(shí)刻的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。（3）、電腦自動(dòng)收集、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，人機(jī)互動(dòng)查詢，智能化程度高。（4）、監(jiān)測(cè)手段全面，全方位反應(yīng)礦壓和巷道變形情況。（5）、提供報(bào)警功能，可按需要設(shè)定有關(guān)參數(shù)。（6）、可提供專家技術(shù)支持。自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電腦智能分析，是監(jiān)測(cè)技術(shù)3、巷道礦壓監(jiān)測(cè)的內(nèi)容巷道位移監(jiān)測(cè)（形變監(jiān)測(cè)）頂板離層監(jiān)測(cè)錨桿受力監(jiān)測(cè)頂板斷裂震波監(jiān)測(cè)4、巷道礦壓監(jiān)測(cè)測(cè)站布置

40---50m布置一組測(cè)站監(jiān)測(cè)內(nèi)容，至少要兩個(gè)以上3、巷道礦壓監(jiān)測(cè)的內(nèi)容ABCD頂?shù)装逑鄬?duì)移近量ABCD頂?shù)装逑鄬?duì)移近量1234567人工檢測(cè)方法1234567人工檢測(cè)方法礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件頂板離層監(jiān)測(cè)布置

深基點(diǎn)淺基點(diǎn)L1L2頂板離層監(jiān)測(cè)布置深基點(diǎn)淺基點(diǎn)L1L2礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析內(nèi)容1、位移量變化2、位移變化速率3、淺基點(diǎn)離層量4、深基點(diǎn)離層量5、淺基點(diǎn)離層速率6、深基點(diǎn)離層速率7、錨桿受力變化及變化速率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析內(nèi)容礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件受采動(dòng)影響不明顯的巷道，總的觀測(cè)時(shí)間為5個(gè)月巷道變形速度1mm/d，1次/周巷道變形速度1-3mm/d，2-3次/周巷道變形速度3mm/d，1次/d巷道變形速度3-5mm/d，1次/班巷道變形速度>5mm/d，2-3次/班受采動(dòng)影響不明顯的巷道，總的觀測(cè)時(shí)間為5個(gè)月圍巖移近量mm

穩(wěn)定巖層：50-80

中等穩(wěn)定巖層：150-200

不穩(wěn)定巖層：300-350圍巖壓力t/m2

穩(wěn)定巖層：3-5

中等穩(wěn)定巖層：10-15

不穩(wěn)定巖層：15-30

圍巖移近量mm采煤工作面礦壓觀測(cè)通過(guò)監(jiān)測(cè)儀隨時(shí)觀測(cè)液壓支柱工作阻力力和液壓系統(tǒng)的工作壓強(qiáng)1、通過(guò)動(dòng)態(tài)觀測(cè)液壓支架工作阻力變化間接掌握頂板對(duì)支架的作用力變化，間接掌握工作面頂板來(lái)壓情況。2、通過(guò)動(dòng)態(tài)觀測(cè)支架液壓系統(tǒng)的工作壓強(qiáng)變化，掌握支架液壓系統(tǒng)是否工作正常，分析支架的可靠性，液壓系統(tǒng)的完好性。液壓支架的額定工作阻力的大小是由支架本身的安全閥的調(diào)定值來(lái)確定的。調(diào)的愈高，額定工作阻力越大。

采煤工作面礦壓觀測(cè)液壓支架的額定工作阻力的大小是由支架本身的PNN1--初始工作阻力，N2—變化過(guò)程中增大的工作阻力，因P的增大而增大，N3—額定工作阻力，關(guān)系：N1<N2<N3,P與N關(guān)系,有三種可能：1、P<N1，P則無(wú)法測(cè)定,2、P>N1，則P=N2，3、P>N3，P則無(wú)法測(cè)定PNN1--初始工作阻力，N2—變化過(guò)程中增大的工作阻力，因采面礦壓觀測(cè)的要素：1、工作面推進(jìn)----頂板壓力變化2、工作面傾向----頂板壓力變化3、回采時(shí)間----頂板壓力變化（實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè))其中，工作面推進(jìn)----頂板壓力變化，是分析工作面初次來(lái)壓和來(lái)壓步距的關(guān)鍵要素。工作面傾向----頂板壓力變化，是間接分析工作面初次垮落和工作面支架受力狀況要素采面礦壓觀測(cè)的要素：數(shù)據(jù)處理：受支架頻繁操作，液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定等外界因素影響，數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)偏差，采集的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理，才能反映出頂板壓力情況1、數(shù)據(jù)收集篩選2、數(shù)據(jù)糾錯(cuò)修正3、選定的時(shí)間段數(shù)據(jù)平均4、選定區(qū)域數(shù)據(jù)平均5、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形6、數(shù)據(jù)邏輯比較分析數(shù)據(jù)處理：推進(jìn)度工作阻力40m16m15m15.5m15.5m數(shù)據(jù)：每8小時(shí)平均推進(jìn)度工作阻力40m16m15m15.5m15.5m數(shù)據(jù)：每支架編號(hào)工作阻力查詢時(shí)間：2009年11月10日8：00-14：00102030405060708090100110120支架編號(hào)工作阻力查詢時(shí)間：2009年11月10日8：00-1推進(jìn)度工作阻力40m16m15m15.5m15.5m數(shù)據(jù)：每8小時(shí)平均傾向推進(jìn)度工作阻力40m16m15m15.5m15.5m數(shù)據(jù)：每堅(jiān)硬頂板來(lái)壓預(yù)報(bào)堅(jiān)硬頂板的采場(chǎng)來(lái)壓相當(dāng)迅猛，根據(jù)彈性懸梁理論，頂板來(lái)壓前夕，懸梁達(dá)到最大長(zhǎng)度，所承受的載荷達(dá)到極限，由于巖體應(yīng)力應(yīng)變特性所決定，必然會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變強(qiáng)化過(guò)程，此時(shí)工作面前方支承壓力彈性變形區(qū)內(nèi)頂板下沉?xí)蝗患铀?，?dāng)懸梁斷裂后，由于載荷卸除，此區(qū)頂板彈性變形突然恢復(fù)，反彈。工作面前方彈性區(qū)內(nèi)進(jìn)行礦壓和變形觀測(cè)，可以進(jìn)行來(lái)壓預(yù)報(bào)。堅(jiān)硬頂板來(lái)壓預(yù)報(bào)大于老頂初次來(lái)壓步距>40m>40m1,2,31,2,31,2,31,2,31,2,31,2,3大于老頂初次來(lái)壓步距>40m>40m1,2,31,2,31,礦壓研究的目的1、工作面壓力顯現(xiàn)和頂?shù)装遄兓?guī)律2、工作面頂板支撐的安全程度3、工作面垮落的規(guī)律及控制方法4、防止和消除地壓危害措施5、煤礦設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)的可靠性礦壓研究的目的礦壓研究需要解決的主要問(wèn)題：1、在特別困難條件下，井巷地壓的控制方法2、為了保證生產(chǎn)安全和最大限度的回收礦產(chǎn)資源，尋求適應(yīng)巖體應(yīng)力特性和地壓顯現(xiàn)規(guī)律的合理開(kāi)采順序，開(kāi)采方法及其結(jié)構(gòu)要素以及采場(chǎng)維護(hù)方式。3、采空區(qū)的處理問(wèn)題4、防止地下開(kāi)采引起的滑坡5、對(duì)地表建筑的影響及三下(水下、建筑下、鐵路下）安全開(kāi)采6、巖爆問(wèn)題7、露天礦邊坡的確定及不穩(wěn)定邊坡的加固礦壓研究需要解決的主要問(wèn)題：巖石的力學(xué)特性巖石具有一定的強(qiáng)度巖石視為完整連續(xù)的小型塊體，當(dāng)做連續(xù)介質(zhì)地下巖石，一般處于三向壓力狀態(tài)。σ1σ1σ3σ3巖石的力學(xué)特性巖石具有一定的強(qiáng)度σ1σ1σ3σ3主應(yīng)力σ1>σ2>σ3三向剪應(yīng)力

T13最大主應(yīng)力σ1>σ2>σ3σ與τ的靜力平衡

σ3σ3σ1σ1σσ與τ的靜力平衡σ3σ3σ1σ1σ?guī)r石強(qiáng)度理論莫爾強(qiáng)度理論庫(kù)侖強(qiáng)度理論格里菲斯強(qiáng)度理論τσ?guī)r石強(qiáng)度理論τσ單向抗壓強(qiáng)度巖石強(qiáng)度，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)室抗壓試驗(yàn)得到的數(shù)值，稱為單向抗壓強(qiáng)度。測(cè)試試塊：方形h=(2-2.5)ss=5cm

圓柱形h=(2-3)dd=5cm單向抗壓強(qiáng)度巖石強(qiáng)度包括抗壓強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度：圍巖的強(qiáng)度，是隨時(shí)間的增加而變小，隨一定時(shí)間變化后的強(qiáng)度，稱為圍巖的長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度>抗剪強(qiáng)度>抗拉強(qiáng)度巖石強(qiáng)度包括抗壓強(qiáng)度>抗剪強(qiáng)度>抗拉強(qiáng)度巖石的基本破壞類型1、脆性斷裂破壞是由拉應(yīng)力或巖石內(nèi)部派生出來(lái)的拉應(yīng)力所引起的破壞。2、剪切破壞當(dāng)巖石內(nèi)部某斷面的剪應(yīng)力τ達(dá)到或者超過(guò)其極限剪切破壞強(qiáng)度時(shí)，巖石即沿該斷面發(fā)生剪切滑動(dòng)，使巖石沿該斷面發(fā)生破壞。3、塑性改組破壞巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生某種變化，當(dāng)受到載荷超過(guò)某種臨界值時(shí)，巖石出現(xiàn)塑性流動(dòng)現(xiàn)象，喪失繼續(xù)承載能力，常發(fā)生在某些粘土質(zhì)巖石中

巖石的基本破壞類型節(jié)理巖體是指完整巖石被節(jié)理面分割而形成的巖石塊體，即節(jié)理巖體是由巖石和節(jié)理所組成的節(jié)理面非貫通性半貫通性貫通性節(jié)理巖體節(jié)理面非貫通性半貫通性貫通性節(jié)理面破壞1、非貫通性節(jié)理面破壞：破裂面追蹤已有的節(jié)理面發(fā)生破壞2、半貫通性節(jié)理面破壞：節(jié)理延伸尺寸不大時(shí)，類似非貫通性節(jié)理面破壞，節(jié)理延伸尺寸較大時(shí)，類似貫通性節(jié)理面破壞。3、貫通性節(jié)理面破壞：沿貫通性節(jié)理面發(fā)生剪切破壞。節(jié)理面破壞影響巖體強(qiáng)度因素?zé)崤蛎洃?yīng)力影響濕膨脹效應(yīng)影響巖體孔隙影響氣體和瓦斯的影響巖體中水的影響巖體開(kāi)掘暴露后，層狀巖體在溫度變化下，會(huì)產(chǎn)生縱向和橫向應(yīng)變，產(chǎn)生熱膨脹應(yīng)力。巖體應(yīng)力發(fā)生變化，若側(cè)向應(yīng)力減小軸向應(yīng)力增大，則強(qiáng)度降低地震應(yīng)力影響效應(yīng)與熱膨脹相似，還會(huì)引起巖體內(nèi)部物化學(xué)變化，層狀巖體粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角、彈性模量、泊松比都會(huì)變化1、膨脹作用，2、靜力水壓影響，3、動(dòng)力水壓影響影響巖體強(qiáng)度因素?zé)崤蛎洃?yīng)力影響濕膨脹效應(yīng)影響巖體孔隙影響氣體10152025瓦斯壓力(kg/cm2)應(yīng)變0.20.1×10-210152025礦壓是地應(yīng)力的顯現(xiàn)

地應(yīng)力：是存在于地殼中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力，也稱巖體初始應(yīng)力、絕對(duì)應(yīng)力或原巖應(yīng)力。廣義上也指地球體內(nèi)的應(yīng)力。它包括由地?zé)岍p重力﹑地球自轉(zhuǎn)速度變化及其他因素產(chǎn)生的應(yīng)力。地應(yīng)力主要包括：自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力瓦斯壓力對(duì)地應(yīng)力的影響很大礦壓是地應(yīng)力的顯現(xiàn)地應(yīng)力：礦壓顯現(xiàn)自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力支承應(yīng)力礦壓顯現(xiàn)自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力支承應(yīng)力自重應(yīng)力是一定埋深的巖體重量產(chǎn)生的應(yīng)力自重應(yīng)力在巷道支護(hù)中無(wú)法避免自重應(yīng)力開(kāi)掘前自重應(yīng)力開(kāi)掘后自重應(yīng)力開(kāi)掘前自重應(yīng)力開(kāi)掘后自重應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力是由于地殼運(yùn)動(dòng)的不均衡，使局部巖層受到擠壓而產(chǎn)生的應(yīng)力。褶皺、斷層等構(gòu)造，是構(gòu)造應(yīng)力釋放的結(jié)果。褶皺、大斷層等構(gòu)造附近，可能有殘余構(gòu)造應(yīng)力。構(gòu)造應(yīng)力在巷道支護(hù)中無(wú)法避免構(gòu)造應(yīng)力礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件支承應(yīng)力支承應(yīng)力不同于原巖應(yīng)力，它是由于工作面回采后遺留煤柱在未垮落頂板懸臂梁作用下形成的應(yīng)力支承應(yīng)力隨回采工作面的推進(jìn)而產(chǎn)生，不會(huì)隨回采工作面的推進(jìn)而消失。支承應(yīng)力沿工作面的走向和傾向存在，應(yīng)力大小是按曲線遞增。支承應(yīng)力可以避免或減小，巷道支護(hù)，應(yīng)該避開(kāi)支承應(yīng)力帶。支承應(yīng)力支撐應(yīng)力帶支撐應(yīng)力帶開(kāi)采空間支撐應(yīng)力帶支撐應(yīng)力帶開(kāi)采空間合理的布置巷道，是保證巷道支護(hù)效果的一個(gè)關(guān)鍵因素。回采巷道布置，要盡可能避開(kāi)支承應(yīng)力高峰區(qū)小煤柱沿空送巷，是解決支承應(yīng)力影響的有效途徑支承應(yīng)力影響范圍，是根據(jù)煤層結(jié)構(gòu)和煤層頂板巖性不同而不同合理的布置巷道，是保證巷道支護(hù)效果的一個(gè)關(guān)鍵因素。地壓的分類按地壓的表現(xiàn)形式，地壓分為：1、變形地壓變形地壓是大范圍內(nèi)巖體因變形、位移受到支護(hù)的壓制而產(chǎn)生的地壓。變形地壓大小取決于圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，又取決于支護(hù)形式和支護(hù)時(shí)間。變形地壓又分為：彈性變形壓力塑性變形壓力流變壓力：是巖體變形、流動(dòng)引起的

地壓的分類按地壓的表現(xiàn)形式，地壓分為：2、散體地壓滑移、破碎或松散巖體重力作用在支護(hù)上引起的地壓，也稱為松動(dòng)地壓。3、沖擊地壓沖擊地壓，也稱為巖爆，它是在圍巖積累了大量的彈性變形能之后，突然釋放出來(lái)時(shí)所產(chǎn)生的壓力，是一種爆炸式的地壓現(xiàn)象。沖擊地壓多發(fā)生在深部堅(jiān)硬、完整的巖體中，目前還不能對(duì)沖擊地壓進(jìn)行完善的理論分析計(jì)算。4、膨脹地壓泥質(zhì)或炭質(zhì)頁(yè)巖吸水后體積膨脹，由于膨脹而產(chǎn)生的壓力稱為膨脹地壓。膨脹地壓和變形地壓的根本區(qū)別在于它是吸水膨脹而引起的。2、散體地壓沖擊地壓（巖爆）1、巖爆表現(xiàn)：微弱沖擊：表層局部破壞和巖塊彈出，巖體深部有微震動(dòng)弱沖擊：圍巖局部破壞和巖塊拋出，伴有明顯的聲響和地震震動(dòng)。中等沖擊：圍巖迅速脆性破壞，并有大量巖石碎塊、粉塵拋出，形成氣浪沖擊。強(qiáng)烈沖擊：使幾十米地段支架破壞和巷道塌落。災(zāi)害性沖擊：在整個(gè)開(kāi)采區(qū)域或中段內(nèi)礦柱發(fā)生連鎖反應(yīng)式破壞，礦區(qū)或中段內(nèi)巷道坍塌，甚至礦井報(bào)廢。

沖擊地壓（巖爆）2、巖爆形成因素（1）、原巖應(yīng)力：自重應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力作用下的巖體，積蓄了大量的變形能。（2）、巖體的彈性和脆性：這種巖體能量達(dá)到應(yīng)力極限時(shí)突然釋放。（3）、采動(dòng)造成應(yīng)力集中和能量積聚。20080σMPa1231、石英巖2、大理石3、砂巖0.10.2?%2、巖爆形成因素20080σMPa1231、石英巖0.103、巖爆預(yù)測(cè)：觀測(cè)鉆孔時(shí)巖粉排出量觀測(cè)鉆孔巖芯及巖粉顆粒變化爆破后巖塊彈出情況4、巖爆控制合理布置掘進(jìn)和開(kāi)采順序給有沖擊危險(xiǎn)的礦層卸壓使巖體積聚的彈性變形能有控制的釋放：松動(dòng)爆破；震動(dòng)爆破；小煤柱

3、巖爆預(yù)測(cè)：巷道周邊應(yīng)力分布：1、矩形巷道λ=1λ=0.4巷道周邊應(yīng)力分布：λ=1λ=0.42拱形巷道λ=0.7λ=0.22拱形巷道λ=0.7λ=0.2巷道圍巖形變分區(qū)

彈性區(qū)：圍巖有形變，應(yīng)力消失后形變可恢復(fù)塑性區(qū)：圍巖有形變，應(yīng)力消失后形變不能恢復(fù)，有次生節(jié)理冒落區(qū)：圍巖破碎，容易冒落巷道圍巖形變分區(qū)彈性區(qū)：圍巖有形變，應(yīng)力消失后冒落區(qū)：彈性區(qū)塑性區(qū)冒落區(qū)原巖區(qū)彈性區(qū)塑性區(qū)冒落區(qū)原巖區(qū)塑性區(qū)計(jì)算塑性區(qū)半徑（卡式公式）：塑性區(qū)計(jì)算普氏破碎冒落高度：（1）、兩幫非彈性區(qū)

（2）、冒落拱高普氏破碎冒落高度：采區(qū)礦壓1、工作面采動(dòng)后壓力呈現(xiàn)狀況老頂?shù)某醮螖嗔眩簭澗刈畲笾?，長(zhǎng)周邊中間A斷裂過(guò)程，長(zhǎng)邊中間向向工作面兩端延伸，然后向短邊延伸，成X型A采區(qū)礦壓A2、采煤工作面支承壓力分布前支承壓力,峰值（2-4)rH2-1090-100m隨工作面移動(dòng)而移動(dòng)側(cè)支承壓力峰值（2-3）rH2、采煤工作面支承壓力分布前支承壓力,峰值（2-4)rH2-3、同時(shí)回采工作面錯(cuò)距

M：兩煤層間距，m，δ：層間巖石移動(dòng)角，堅(jiān)硬巖石為600-750，軟巖為450-550，L：不均衡備用距離，為下煤層一個(gè)月推進(jìn)度，b：上煤層工作面最大控頂距3、同時(shí)回采工作面錯(cuò)距M：兩煤層間距，m，δ：層間巖石移動(dòng)4、采煤工作面垮落步距第1次垮落步距：第2次垮落步距：第3次垮落步距：H：冒落分層厚度，r:容重，k：載荷系數(shù)>1,當(dāng)頂板離層時(shí)等于1，頂板巖層的抗拉強(qiáng)度4、采煤工作面垮落步距第2次垮落步距：第3次垮落步距：H：冒5、老頂來(lái)壓老頂?shù)某醮蝸?lái)壓是指工作面直接頂垮落后，老頂?shù)谝淮螖嗔巡l(fā)生回轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)至工作面頂板急劇下沉，工作面頂板普遍出現(xiàn)來(lái)壓現(xiàn)象，即為老頂?shù)某醮蝸?lái)壓。從開(kāi)切眼到老頂初次來(lái)壓時(shí)距工作面的距離稱為老頂初次來(lái)壓步距，它是反映老頂巖層穩(wěn)定性的主要指標(biāo)。老頂周期來(lái)壓是指老頂?shù)某醮蝸?lái)壓后，隨工作面繼續(xù)推進(jìn)，老頂每懸露一定距離后就會(huì)發(fā)生一次來(lái)壓現(xiàn)象，一般情況下，它呈現(xiàn)一定的周期性。我們稱初次來(lái)壓后回采工作面出現(xiàn)的周期性礦山壓力顯現(xiàn)為老頂?shù)闹芷趤?lái)壓。周期來(lái)壓時(shí)，工作面的頂板壓力和頂板下沉量比平時(shí)要大30%到40%，

5、老頂來(lái)壓礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件30-60m30-60m礦壓監(jiān)測(cè)1、巷道礦壓監(jiān)測(cè)的重要性沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，錨桿支護(hù)安全，就沒(méi)有保證。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，錨桿支護(hù)，是霧里看花。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，錨桿支護(hù)缺少嚴(yán)密性。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，支護(hù)參數(shù)無(wú)法及時(shí)修正。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)合理性無(wú)法驗(yàn)證，錨桿支護(hù)技術(shù)的推廣缺少科學(xué)依據(jù)。沒(méi)有礦壓監(jiān)測(cè)，錨桿支護(hù)技術(shù)成果無(wú)法鑒定。礦壓監(jiān)測(cè)1、巷道礦壓監(jiān)測(cè)的重要性2、監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展監(jiān)測(cè)技術(shù)是從人工監(jiān)測(cè)向自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電腦智能化分析方向發(fā)展。人工手工監(jiān)測(cè)，是最原始的監(jiān)測(cè)方法，只是簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)巷道頂?shù)装逑鄬?duì)移近量（如十字法），這種方法有很多缺點(diǎn)：（1）、受人的責(zé)任心、操作方法影響，監(jiān)測(cè)誤差很大，數(shù)據(jù)缺少準(zhǔn)確性。（2）、監(jiān)測(cè)是在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)，不能動(dòng)態(tài)的反應(yīng)巷道變形情況。（3）、受人的技術(shù)水平限制，分析結(jié)果不一定全面可靠。（4）、監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)少、不全面，不能科學(xué)的深入研究分析錨桿支護(hù)技術(shù)。（5）、監(jiān)測(cè)人工工資費(fèi)用高，測(cè)工管理容易出現(xiàn)漏洞。

2、監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展

自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電腦智能分析，是監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向，目前，西科測(cè)控公司致力于該技術(shù)的研究已經(jīng)有多年的經(jīng)驗(yàn)，提供監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)支持，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）、自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)全面、準(zhǔn)確。（2）、數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)，可查詢?nèi)我鈺r(shí)刻的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。（3）、電腦自動(dòng)收集、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，人機(jī)互動(dòng)查詢，智能化程度高。（4）、監(jiān)測(cè)手段全面，全方位反應(yīng)礦壓和巷道變形情況。（5）、提供報(bào)警功能，可按需要設(shè)定有關(guān)參數(shù)。（6）、可提供專家技術(shù)支持。自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電腦智能分析，是監(jiān)測(cè)技術(shù)3、巷道礦壓監(jiān)測(cè)的內(nèi)容巷道位移監(jiān)測(cè)（形變監(jiān)測(cè)）頂板離層監(jiān)測(cè)錨桿受力監(jiān)測(cè)頂板斷裂震波監(jiān)測(cè)4、巷道礦壓監(jiān)測(cè)測(cè)站布置

40---50m布置一組測(cè)站監(jiān)測(cè)內(nèi)容，至少要兩個(gè)以上3、巷道礦壓監(jiān)測(cè)的內(nèi)容ABCD頂?shù)装逑鄬?duì)移近量ABCD頂?shù)装逑鄬?duì)移近量1234567人工檢測(cè)方法1234567人工檢測(cè)方法礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件頂板離層監(jiān)測(cè)布置

深基點(diǎn)淺基點(diǎn)L1L2頂板離層監(jiān)測(cè)布置深基點(diǎn)淺基點(diǎn)L1L2礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析內(nèi)容1、位移量變化2、位移變化速率3、淺基點(diǎn)離層量4、深基點(diǎn)離層量5、淺基點(diǎn)離層速率6、深基點(diǎn)離層速率7、錨桿受力變化及變化速率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析內(nèi)容礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件礦壓研究概述及注意事項(xiàng)課件受采動(dòng)影響不明顯的巷道，總的觀測(cè)時(shí)間為5個(gè)月巷道變形速度1mm/d，1次/周巷道變形速度1-3mm/d，2-3次/周巷道變形速度3mm/d，1次/d巷道變形速度3-5mm/d，1次/班巷道變形速度>5mm/d，2-3次/班受采動(dòng)影響不明顯的巷道，總的觀測(cè)時(shí)間為5個(gè)月圍巖移近量mm