第七章 巷道矿压显现规律
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1、试述采区(采准)巷道矿山压力显现的基本规律
图6 区段平巷围岩变形
I—掘巷影响区 II—掘巷影响稳定区 III—采动影响区 IV—采动影响稳定区
V—二次采动影响区
答:采区巷道从开掘到报废,经历采动造成的围岩应力重新分布,围岩变形持续增长和变化,以受到相邻区段回采影响的工作面回采巷道为例,围岩变形经历五个阶段。
(1)巷道掘进影响阶段I:煤体内开掘巷道后,巷道围岩出现应力集中,在形成塑性区的过程中,围岩向巷道空间显著位移,但随着巷道掘出时间的延长,围岩变形速度逐渐衰减,趋向缓和,所以该阶段矿山压力显现较弱,显现时间短。巷道围岩变形量主要取决于巷道埋藏深度和围岩性质。
(2)掘进影响稳定阶段II:掘巷引起的围岩应力重新分布趋于稳定,由于煤岩一般具有流变性,围岩变形会随时间而缓慢增长,但其变形速度会比掘巷初期要小的多,巷道围岩变形速度仍取决于埋藏深度和围岩性质。
(3)采动影响阶段III:巷道受上区段工作面的回采影响后,在回采引起的超前移动支承压力作用下,巷道围岩应力再次重新分布,塑性区显著扩大,围岩变形显著增长。巷道围岩性质、护巷煤柱宽度及巷旁支护方式、工作面顶板岩层结构对该时期围岩变形量影响很大。
(4)采动影响稳定阶段IV:回采引起的应力重新分布趋于稳定后,巷道围岩的变形速度再一次降低,但仍高于掘进影响稳定阶段的变形速度,围岩变形量按流变规律缓慢增长。
(5)二次采动影响阶段V:巷道受本段回采工作面的回采影响时,由于上区段残余支承压力,本区段工作面超前支承压力相互叠加,巷道围岩应力急剧增高,引起围岩应力重新分布,塑性区扩大,应力的反复扰动,使围岩变形比上一次采动影响更加剧烈。
2、试述区段巷道矿山压力显现的基本规律
答:(1)煤体—煤体巷道服务期间内,围岩的变形将经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段。由于巷道在采面后方已经废弃,巷道仅经历采面前方采动影响,围岩变形量比采动影响阶段全过程小的多,一般仅1/3左右。
(2)煤体—煤柱或无煤柱(采动稳定)巷道服务期间,围岩的变形同样经历巷道掘进影响、掘进影响稳定和采动影响三个阶段(工作面前方采动影响)。但是巷道整个服务期间内,始终受相邻区段采空区残余支承压力的影响,三个影响阶段的围岩变形均大于煤体—煤体巷道。巷道的围岩变形除了取决于开采深度、巷道围岩性质、工作面顶板结构和相邻区段采空区采动稳定程度外,与沿空护巷方式及好不煤柱宽度密切相关。
(3)煤体—煤柱或无煤柱(正采动)巷道服务期间,围岩的变形将经历全部的五个阶段(图7-9)。围岩变形量远大于无采动及一侧采动稳定后巷道。这类巷道的围岩变形除了与开采深度、巷道围岩性质、采动状况有关外,工作面顶板结构、沿空护巷方式和煤柱宽度都起决定性作用。不采用煤柱保护巷道时,为沿空保留巷道。