7巷道矿压显现规律10A(1)PPT课件
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r/a
径向应力
切向应力
情况3：部分围岩已经达到流动阶段
2021
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
2021
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
讨论：
（1）传统圆形巷道弹塑性理论解答的主要意义：理论解 释了支护阻力增大巷道变形减小的道理；理论解释了岩石 力学性质对巷道围岩应力重新分布和变形的影响。
（1）断面相同两圆形巷道的间距D为：6r＜D＜12r
（2）半径不同两圆形巷道的间距D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。书P198提 供了数值计算岩体力学参数取值参考。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
2021
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
3、采动引起的底板岩层应力分布
（4）煤柱下方底板岩层一定范围内形成增压区的同时，附近还存
在一定范围的应力降低区。底板受采动影响过程中，随工作面推进，
在高度集中中急剧卸压，在铅直方向产生压缩和膨胀，伴生出水平方
向的压缩和膨胀，出现水平应力升高区和卸压区。
如果相邻巷道的应力影响带彼此重叠，但没有到 达相邻巷道，可进行巷道围岩应力值的叠加。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
1、巷道围岩应力影响带
在静水压应力场中，弹性变形巷道的应力影响区域形 状为半径等于6r的圆（r为巷道断面半径）。在非静水压 应力场中，巷道的应力影响区域形状不再是圆形，一般为 长轴不大于12r的椭圆。因此：
图 7-3 采空区应力重新分布概貌
2021
1—超前支承压力 ；
2、3—侧向固定支承压力；
4—采空区支承压力.
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
支承压力 类型
超前支承压力 侧向固定支承压力
峰值离煤壁
4~8m
15~20m
应力增高系数 2.5~3.0
煤柱较大时，煤体支承压力影响深度 约为1.5~2倍煤柱宽度。
底板岩层内应力呈扩展状态，数值等 于自重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线 的夹角30~40 。
底板岩层内同一水平面上支承压力最 大值在煤体下方，距采空区边缘数米处。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
1、巷道围岩应力影响带 巷道开掘以后，其周围岩体内的应力重新分布。
巷道围岩应力受扰乱的区域称为影响带，一般以超过 原岩应力值的5％作为影响带的边界。
如果相邻巷道的应力影响带彼此不重叠，可以忽 略巷道间的相互影响。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
3、采动引起的底板岩层应力分布
图 7-5c
（3）二侧采空宽煤柱：
煤柱内的支承压力呈马鞍形 分布，应力增高系数为3.5左右。
底板岩层内同一水平面上， 支承压力以煤柱中心线处较小， 靠近煤柱边缘出现峰值。
底板岩层内应力呈扩展状态， 数值等于自重应力的等应力线与 煤 柱 边 缘 垂 直 线 的 夹 角 30~ 40 。
2、回采工作面周围支承压力分布
德国埃森采矿研究中心数值计算结果， 介质为弹性体，原岩应力25MPa。
图 2-21，22
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
3、采动引起的底板岩层应力分布
图 7-5a
（1）一侧采空煤体：
煤体支承压力近似三角形分布，应力 增高系数3左右。
3、采动引起的底板岩层应力分布
图 7-5b
（2）二侧采空窄煤柱： 煤柱内的支承压力呈钟形分布，
应力增高系数为5左右。
煤柱支承压力影响深度约为3~4 倍煤柱宽度。
底板岩层内应力呈扩展状态，底
板岩层内同一水平面上，垂直支承压
力以煤柱中心线处最大；数值等于自
重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线
的夹角30~ 40 。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
典型岩石单轴压缩全应力—应变曲线
弹性变 形阶段
塑性软 化阶段
流动变 形阶段
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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（圆形巷道为例）
情况1：岩体强度足够大，
2.0~3.0
影响范围
40~80m
15~35
需要指出的是，表中指的是没 有其他采面影响情况，如果有相 邻工作面，出现侧向固定支承压 力与超前支承压力叠加，应力增 高系数更大，可达5~7.
采空区支承压力
1.0（1.3）
图 7பைடு நூலகம்3
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
（2）按照围岩应力与其强度的相对关系，巷道掘进以后， 围岩应力重新分布形成的流动区、应变软化区岩石处于相 对极限平衡状态，应力达到岩石的强度，而处于弹性区的 围岩越往深处围岩强度越大于所受应力。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
7 巷道矿压显现规律
7.1 巷道围岩应力及变形规律 7.2 采动影响巷道矿压显现规律 7.3 巷道围岩控制原理
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
巷道开掘前的未经采动影响岩体通常处于弹性变形状 态。
巷道开掘以后，围岩应力出现重新分布，巷道围岩内 出现应力集中。根据围岩强度与应力的大小可能有三种情 况。
围岩仍然处于弹性状态
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情况2：围岩出现应变软
化，但未达到流动阶段
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
相对应力（r/p0，/p0）
2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
径向应力
切向应力
情况3：部分围岩已经达到流动阶段
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
讨论：
（1）传统圆形巷道弹塑性理论解答的主要意义：理论解 释了支护阻力增大巷道变形减小的道理；理论解释了岩石 力学性质对巷道围岩应力重新分布和变形的影响。
（1）断面相同两圆形巷道的间距D为：6r＜D＜12r
（2）半径不同两圆形巷道的间距D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。书P198提 供了数值计算岩体力学参数取值参考。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
3、采动引起的底板岩层应力分布
（4）煤柱下方底板岩层一定范围内形成增压区的同时，附近还存
在一定范围的应力降低区。底板受采动影响过程中，随工作面推进，
在高度集中中急剧卸压，在铅直方向产生压缩和膨胀，伴生出水平方
向的压缩和膨胀，出现水平应力升高区和卸压区。
如果相邻巷道的应力影响带彼此重叠，但没有到 达相邻巷道，可进行巷道围岩应力值的叠加。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
1、巷道围岩应力影响带
在静水压应力场中，弹性变形巷道的应力影响区域形 状为半径等于6r的圆（r为巷道断面半径）。在非静水压 应力场中，巷道的应力影响区域形状不再是圆形，一般为 长轴不大于12r的椭圆。因此：
图 7-3 采空区应力重新分布概貌
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1—超前支承压力 ；
2、3—侧向固定支承压力；
4—采空区支承压力.
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
支承压力 类型
超前支承压力 侧向固定支承压力
峰值离煤壁
4~8m
15~20m
应力增高系数 2.5~3.0
煤柱较大时，煤体支承压力影响深度 约为1.5~2倍煤柱宽度。
底板岩层内应力呈扩展状态，数值等 于自重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线 的夹角30~40 。
底板岩层内同一水平面上支承压力最 大值在煤体下方，距采空区边缘数米处。
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7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.2 相邻巷道的应力分布及巷道间距的确定
1、巷道围岩应力影响带 巷道开掘以后，其周围岩体内的应力重新分布。
巷道围岩应力受扰乱的区域称为影响带，一般以超过 原岩应力值的5％作为影响带的边界。
如果相邻巷道的应力影响带彼此不重叠，可以忽 略巷道间的相互影响。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
3、采动引起的底板岩层应力分布
图 7-5c
（3）二侧采空宽煤柱：
煤柱内的支承压力呈马鞍形 分布，应力增高系数为3.5左右。
底板岩层内同一水平面上， 支承压力以煤柱中心线处较小， 靠近煤柱边缘出现峰值。
底板岩层内应力呈扩展状态， 数值等于自重应力的等应力线与 煤 柱 边 缘 垂 直 线 的 夹 角 30~ 40 。
2、回采工作面周围支承压力分布
德国埃森采矿研究中心数值计算结果， 介质为弹性体，原岩应力25MPa。
图 2-21，22
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
3、采动引起的底板岩层应力分布
图 7-5a
（1）一侧采空煤体：
煤体支承压力近似三角形分布，应力 增高系数3左右。
3、采动引起的底板岩层应力分布
图 7-5b
（2）二侧采空窄煤柱： 煤柱内的支承压力呈钟形分布，
应力增高系数为5左右。
煤柱支承压力影响深度约为3~4 倍煤柱宽度。
底板岩层内应力呈扩展状态，底
板岩层内同一水平面上，垂直支承压
力以煤柱中心线处最大；数值等于自
重应力的等应力线与煤柱边缘垂直线
的夹角30~ 40 。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
典型岩石单轴压缩全应力—应变曲线
弹性变 形阶段
塑性软 化阶段
流动变 形阶段
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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（圆形巷道为例）
情况1：岩体强度足够大，
2.0~3.0
影响范围
40~80m
15~35
需要指出的是，表中指的是没 有其他采面影响情况，如果有相 邻工作面，出现侧向固定支承压 力与超前支承压力叠加，应力增 高系数更大，可达5~7.
采空区支承压力
1.0（1.3）
图 7பைடு நூலகம்3
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 受采动影响巷道的围岩应力
（2）按照围岩应力与其强度的相对关系，巷道掘进以后， 围岩应力重新分布形成的流动区、应变软化区岩石处于相 对极限平衡状态，应力达到岩石的强度，而处于弹性区的 围岩越往深处围岩强度越大于所受应力。
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
7 巷道矿压显现规律
7.1 巷道围岩应力及变形规律 7.2 采动影响巷道矿压显现规律 7.3 巷道围岩控制原理
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
巷道开掘前的未经采动影响岩体通常处于弹性变形状 态。
巷道开掘以后，围岩应力出现重新分布，巷道围岩内 出现应力集中。根据围岩强度与应力的大小可能有三种情 况。
围岩仍然处于弹性状态
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情况2：围岩出现应变软
化，但未达到流动阶段
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7.1 巷道围岩应力及变形规律
7.1.1 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
相对应力（r/p0，/p0）
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