文档介绍：矿山压力显现规律
主讲老师:赵源
目录
1、概述 2、原岩应力的分布规律 3、“孔”周围的应力分布 3、矿压显现的基本规律 4、有关上覆岩层活动的规律
概述
矿山压力有关概念
矿山压力:由于矿山开采活动的影响,在周围岩体中形成的,及作用于支护物上的力,简称“矿压”。在相关学科把其称为地层压力(简称“地压”)、岩石压力(简称“岩压”)、二次应力、工程扰动力等。包括原岩对围岩作用力,围岩体内之间作用力(如支承压力)和围岩对支护物作用力(狭义矿压,如巷道围岩压力、采场顶板压力) 。
矿山压力显现:指在矿山压力作用下引起的一系列力学现象。简称“矿压显现”或“地压现象”等。例如巷道围岩变形和破裂,顶板下沉、冒落,煤岩帮片落,底板鼓胀,支架载荷、变形与损坏,顶板来压等等。
矿山压力控制:指人为地减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法。简称“矿压控制”、“岩层控制”或“地压控制”。例如:在巷道位置上避开高应力区,处于高应力区巷道选择合理支护或钻孔(或切槽)卸压,掘前预采等。
矿山压力与岩层控制是研究矿山岩体力学现象的机理、控制理论,以及控制所采用的人工构筑物的学科,属于岩石力学的分支,是矿山采掘工程的基础学科。
概述
分类
概述
学习矿压的意义
矿山压力及其岩层控制是岩石力学在矿山上的应用学科,有人称之为矿山岩石力学。它既是采矿工程最主要专业课之一,也是矿井开采方法课程的理论基础课。在采矿中作用如下:
保证矿井安全正常生产。减少或杜绝顶板事故,必有的技术知识。
减少资源损失和贫化。例如,缩小或取消矿柱,采用合理采矿方法,降低混矸,提高资源的回收率。
改善开采技术。提高机械化水平,减轻工人劳动强度。
保护生态环境。减轻地表沉降,防止建筑物破坏,保护地下水资源,有效抽放煤层气等。
提高经济和社会效益。给方案设计、设备选型、生产技术管理提供理论依据,从而降低采矿费用。同时,提高矿工的社会地位。
概述
采矿工程矿压特点
1)岩体是特殊的工程结构。与地面岩石工程不同地下采矿涉及的岩石工程的围岩是一种特殊的结构体。它承受外部载荷,有时又把部分荷载转嫁到巷硐内部的支撑物上。
2)场所移动,受埋藏条件影响大。由于采矿地点多变的特点,对于矿压研究、设计和生产管理增加了难度。
3)开采深度大,波及范围广,产生的应力大,控制难度大。
4)存在矿山动力现象。如岩爆、矿震、煤岩瓦斯突出、顶板大面积来压。
5)坑洞服务年限变化大,控制方法复杂。
6)矿体赋存状况和开采方法不同,导致不同的矿压特点。如煤矿围岩软巷硐变形破坏严重,矿压理论和采场支护设备独特。
原岩应力的分布规律
一、原岩应力构成
原岩应力:指天然存在于岩体内而与任何人为因素无关的应力。即在矿山尚未进行采掘工程以前,岩体内存在着应力。
另外还包括岩体内水或气体压力,岩石遇水后因物理化学变化引起的膨胀应力,温度引起的热应力和地形起伏导致的应力波动与变化等。同时受岩体力学性质(强度、弹性模量、泊松比、流变性),岩体内断裂和褶皱情况(性质、产状、密度等)分布,以及地层剥蚀等因素的影响。
原岩应力的分布规律
二、自重应力
铅直应力:
水平应力:
其中: ——侧压系数
海姆: (静水压力理论)
金尼克: ( 弹性侧压理论)
一般则
原岩应力的分布规律
三、构造应力:
1、构造应力——由构造运动引起(板块、火山、升降)
现代构造应力
地质构造残余应力
构造应力场——构造运动形成:
板块挤压——板块移动,挤压边界引起(横向);
地幔热对流——地幔上下封闭对流形成;
岩浆侵入——岩浆侵入挤压、冷凝收缩(局部)
原岩应力的分布规律
2、构造应力特点:
1)分布不均,在构造区域附近最大;
2)水平应力为主,浅部尤为明显;
3)具有明显的方向性;
4)坚硬岩层中明显,软岩中不明显;
5)
构造应力目前尚难以计算,只能实测。