第七章 巷道矿压显现规律

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3. 巷道位置参数的选择
1) 底板岩层中应力分布区域
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
五、巷道位置参数的选择
3. 巷道位置参数的选择
2) 巷道底板稳定性指数
在实际应用中定义,巷道开掘前所处位置的最大主应力与巷道 围岩岩石单向抗压强度的比值为巷道稳定性指数。
围岩稳定程度 稳定的 中等稳定 不稳定 巷道稳定性指数 <0.25 0.25~0.4 0.4~0.65 围岩移近量/mm <50 50~200 >200
1 sin 2 sin
r0 sin p C cot 1 sin u 1 sin 2G ( pi C cot )2 sin
1 sin
1 sin 2 sin
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
煤体-煤柱(采动)
沿空掘巷 沿空留巷
23
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
2. 区段巷道矿压显现规律
(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 全过程小得多,一般仅1/3左右。
边缘的距离,即保护煤柱的
宽度。 底板巷道:与上部煤层之间
的垂直距离Z,至上部煤柱
(体)边缘之间的水平距离X, 煤柱的合理宽度B
顶板巷道……
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
五、巷道位置参数的选择
2. 围岩变形与Z、X的关系
幂函数关系:
u az
b
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
五、巷道位置参数的选择
第七章
主讲人: E_mail: TEL:
巷道矿压显现规律
2012-5-23
第七章
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 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
1. 原岩体内掘进巷道引起的围岩应力
p C cot 1 sin R r0 pi C cot
(Ⅱ2) ;通过加强支护或采用其它
有效方法,将相邻区段巷道保留 下来,供本区段工作面回采时使
用的巷道,称为煤体-无煤柱(沿
空留巷)巷道(Ⅲ2) 。
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
1. 区段巷道布置方式
煤体-煤体 留煤 柱护 巷 区段 巷道 布置 方式 无煤 柱护 巷 煤体-煤柱(稳定)
的5%作为影响带的边界。
第一节
巷道围岩应力及变形规律
二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
1. 巷道围岩应力带
不重叠 ,忽略巷道相互影响; 重叠但没有达到相邻巷道,应力可相互叠加。
静水压力应力场,巷道的应力影响区为半径等于6a的圆。 非静水压应力场中,巷道的影响区域为长轴不大于12a的椭圆。
(Ⅱ1) ; 与保护煤柱一侧的采
面区段巷道同时掘出,保护煤柱 一侧的采面回采过程中,掘进的
巷道称为煤体-煤柱巷道(正采
动)(Ⅲ1) 。
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
1. 区段巷道布置方式
3)巷道一侧为煤体另一侧为采空
区,采空区一侧采动影响已经稳定
后,沿采空区边缘掘进的巷道称 为煤体-无煤柱(沿空掘进)巷道
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
2. 区段巷道矿压显现规律
2)煤体-煤柱(采动稳定)或沿 空掘进巷道服务期间,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。 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。
应力降低区内 底板巷道位置参数
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
五、巷道位置参数的选择
3. 巷道位置参数的选择
3) 底板巷道位置参数
巷道与上部煤体边缘之间的水平距离X/m
巷道埋深 /m 300 围岩强度 /Mpa <30 30~60 >60 600 900 1000 30~60 >60 >60 >60 17 (0.13) 15 (0.07) 10 (0.08) 15 (0.11) 10 (0.12) 巷道与上部煤层之间的垂直距离/m 10 15 20 25 (0.12) 20 (0.10) 12 (0.12) 25 (0.13) 20 (0.14) 25 (0.12) 25 (0.14) 30 30 (0.15) 25 (0.11) 15 (0.11) 30 (0.16) 25 (0.16) 30 (0.17) 30 (0.18) 40 35 (0.16) 30 (0.12) 17 (0.12) 35 (0.17) 30 (0.15) 35 (0.18) 35 (0.19) 50 40 (0.19) 35 (0.13) 20 (0.12) 40 (0.17) 35 (0.15) 40 (0.17) 45 (0.19)
前苏联煤矿巷道布置规程:布置在 尚未开采的煤层顶部,经历下部煤
层开采影响的顶板巷道,Z值大于回
采工作面顶板裂隙带的高度;全部 跨落法时,Z值不小于12倍采高。
采动影响阶段
采动影响稳定阶段 二次采动影响阶段
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
一、巷道位置类型
根据巷道与回采空间相对位置及采掘时间关系的不同,巷道位置 可以分为以下几类:
本煤层巷道:与回采空间在同一层面的巷道;考虑回采空间周围
煤体上支承压力的分布规律,可作为平面问题处理。 顶、底板巷道:位于回采空间所在层面上方巷道,考虑回采空间
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
1. 区段巷道布置方式
1)位于未经采动的煤体内, 巷道两侧均为煤体,称为煤
体-煤体巷道。
20
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
1. 区段巷道布置方式
2)巷道一侧为煤体,另一侧为
保护煤柱,保护煤柱一侧的采面
采动影响已稳定,掘进的巷道称 为煤体-煤柱巷道(采动稳定)
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
五、巷道位置参数的选择
3. 巷道位置参数的选择
4) 顶板巷道位置参数
我国主要用保护煤柱保护顶板巷道,图中:γ、β、δ为岩层移动 角,x0为巷道一侧保护带宽度,一般不小于20m。
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
五、巷道位置参数的选择
3. 巷道位置参数的选择
4) 顶板巷道位置参数
采空区支承压力增高系数通常小于1,个别情况达到1.3。
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
2. 回采工作面周围支承压力分布
相邻采空区所形成的支承压力可能发生相互叠加,称为叠加
支承压力。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,甚至更高。
第一节
巷道围岩应力及变形规律
断面相同的两圆形巷道的间距为: 6r<D<12r
断面不同的两圆形巷道的间距为: 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。
第一节
巷道围岩应力及变形规律
二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
2. 巷间岩柱的稳定性
岩柱的稳定性主要取决于岩柱的载荷和岩柱强度。当岩 柱所承受的载荷超过岩柱的承载能力时,岩柱是不稳定的。
周围底板岩层中应力分布规律,同时考虑上覆岩层移动和破坏规
律;位于回采空间所在层面下方的巷道,考虑回采空间周围底板 岩层中应力分布规律,按空间问题处理。
厚煤层中、下分层以及相邻煤层中的煤层巷道,有可能同时受到
本分层和上分层以及相邻煤层采面的采动影响。应力叠加影响。
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
一是薄层页岩类沿层面滑移 二是厚层的砂岩类岩层以小角度或沿小断层产生剪切
第一节
2. 水平应力
巷道围岩应力及变形规律
三、构造应力对巷道稳定性的影响
水平应力作用下巷道底鼓
第一节
2. 水平应力
巷道围ຫໍສະໝຸດ Baidu应力及变形规律
三、构造应力对巷道稳定性的影响
水平应力作用下巷道两帮破裂
第一节
巷道围岩应力及变形规律
3. 相邻巷道间合理距离
大巷间距 以20~40m为宜;在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜煤层
条件下,大巷间距可减小至10m;在深部和松软围岩条
件下,大巷间距可增大至50m。 上下山及集中巷间距
以15~30m为宜;在浅部和坚硬围岩以及在急倾斜煤层
条件下,上述距离可减小到10m,在深部和松软围岩以 及厚煤层内,间距应扩大到40~50m。
式中
R—岩柱强度,MPa;RC —原位临界立方体单轴抗压强度,MPa ; B—煤
岩柱宽度,m;h—煤岩柱高度,m; RC1—临界尺寸煤岩柱的强度,MPa。
当煤岩柱的宽高比B/h大于5,煤岩柱强度随宽高比增大显
著增大,宽高比大于10,一般不易破坏。
第一节
巷道围岩应力及变形规律
二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
三、构造应力对巷道稳定性的影响
3. 合理巷道布置方向
第一节
巷道围岩应力及变形规律
三、构造应力对巷道稳定性的影响
3. 合理巷道布置方向
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
第一节
巷道围岩应力及变形规律
四、受采动影响巷道的围岩变形
采准巷道从开掘到报废,经历采动造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,围岩变形经历五个阶段: 巷道掘进影响阶段 掘进影响稳定阶段
第一节
1. 构造应力
巷道围岩应力及变形规律
三、构造应力对巷道稳定性的影响
构造应力的基本特点是以水平应力为主,具有明显的方
向性和区域性。
2.水平应力
水平应力是影响巷道顶板冒落、底鼓、两帮移近的主 要因素。
第一节
2. 水平应力
巷道围岩应力及变形规律
三、构造应力对巷道稳定性的影响
顶板岩层可能出现两种破坏形式:
2. 回采工作面周围支承压力分布
工作面超前支承压力峰值位置距煤壁一般为4~8m,相当于2~3.5 倍采高;影响范围为40~60m,少数可达60~80m,应力增高系数为 2.5~3。 工作面倾斜方向固定支 承压力影响范围一般为 15~30 m,少数可达35~ 40 m,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。
一、受采动影响巷道的围岩应力
3. 采动的底板岩层应力分布
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
3. 采动的底板岩层应力分布
上部煤层采动遗留保护煤柱引起底板岩层内应力分布
第一节
巷道围岩应力及变形规律
二、相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
1. 巷道围岩应力带
影响带:巷道围岩应力受扰动的区域,一般以不超过应力值
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
三、底板巷道的位置和矿压显现规律
1. 底板巷道的位置
Ⅰ—在已稳定的采空 区下部; Ⅱ—在保护煤柱下部; Ⅲ—在尚未开采工作 面下部,经历上部采 面的跨采影响
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
三、底板巷道的位置和矿压显现规律
2. 底板巷道的矿压显现规律
保护煤柱不够宽条件下
采面跨采条件下
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
四、上、下山巷道的位置和矿压显现
位于煤层内用煤柱保护的上、
下山
位于底板岩层内上方保留煤 柱的上、下山 上、下山位于底板岩层内, 上部煤层工作面跨越上、下
山回采。
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
五、巷道位置参数的选择
1. 巷道位置参数
本煤层巷道:巷道与采空区
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
五、巷道位置参数的选择
3. 巷道位置参数的选择
3) 底板巷道位置参数
根据巷道的稳定程度和实际围岩强 度,确定巷道所在位置的最大主应力范 围。
巷道与跨采煤层间的最小距离/m
巷道埋藏深度/m 300 600 900 巷道围岩强度/Mpa <30 20 30~60 10 20 >60 10 15 20
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
2. 区段巷道矿压显现规律
3)煤体-煤柱(正采动)或 沿空保留巷道服务期间,围
岩的变形将经历全部的五个
阶段。围岩变形量远大于无 采动及一侧采动稳定后巷道。
第二节
受采动影响巷道矿压显现规律
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
3. 厚煤层中下分层区段巷道布置和矿压显现规律 厚煤层中下分层区段巷 道布置方式 a—在已稳定的采空区下 方 b—在已稳定的采空区下 方靠近上分层护巷煤柱 c—在护巷煤柱下部 ;
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