作业面回采巷道矿压显现规律分析

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采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用

采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用

第一节采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用一、采煤工作面采动后压力显现的状况由于岩层本身的重量以及地质构造等因素,使岩体中存在有一定的应力,称之为原岩石应力,未经采动的岩体内原应力处于平衡状态。

工作面回采时,随着采空范围的增大,上覆岩层产生变形挠曲直至破坏冒落后,岩体内的应力将重新分布,并趋于新的平衡。

(一)开采后采煤工作面上覆岩层活动特征顶板岩层的垮落,首先在于顶板岩层的破断、而后在于破断岩块的失稳。

1、老顶的初次断裂老顶岩层悬露时的情况可近似地视其为“板”。

其四周的支承条件则决定于四周采空的情况及煤柱的宽度。

老顶岩层中,最大的弯矩绝对值发生在长周边的中点,即工作面中部上方顶板岩石中。

因而,顶板岩层达到极限垮落时,首先在工作面中部上方岩层中形成平行于工作面方向的裂缝。

其断裂过程,先由长边中间沿工作面方向向两端扩展,而后由短边中间沿煤柱向两端扩展,裂缝在拐角处呈弧形,形成贯通,老顶岩层中间部分形成X型破坏,随着破坏时岩块间的失稳状态,形成了对回采工作面空间安全上的不同威胁。

2、采煤工作面回采期间岩层移动的特点随着回采工作面的推进,老顶初次断裂后,上覆岩层也将逐步活动,上覆岩层的破坏状态可分为冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。

(二)采煤工作面矿山压力对采区巷道的影响采煤工作面开采中打破了岩石原有的平衡状态,同时也破坏了原有应力分布状态,从而使岩块冒落,或使开采空间处于高度应力状态。

1、采煤工作面周围支承压力分布采煤工作面在开采过程中,导致围岩内的应力不断地趋于新的相对平衡状态。

由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力,称作支承压力。

回采工作面支承压力,常以其分布的范围、形式和峰值大小表示其显现特征。

前支承压力(曾称移动支承压力)——指采煤工作面煤壁前方形成的支承压力,它随着工作面的推进而不断向前移动。

前支承压力作用时间较短,且位置不断变化。

回采工作面推过一定距离后,采空区的冒落矸石有松散状态进入压实状态,此时所形成的最高应力峰值,根据上覆岩层形成的结构状态,前支承压力峰值的位置可深入煤体内2~10m,其影响范围可达到工作面前方90~100m。

第七章 巷道矿压显现规律

第七章 巷道矿压显现规律

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。

综采工作面矿压分析

综采工作面矿压分析

十一月份综采工作面矿压观测分析报告本月通过对33405综采工作面矿压观测,掌握了该工作面煤层顶板初次来压和周期来压步距、工作面支架支护强度、围岩破坏活动过程煤壁中应力变化大小和应力影响范围。

为工作面现场管理提供完善、准确的资料,以直接指导生产实践和解决施工生产问题。

一、煤质和煤层赋存情况,该工作面所采(3+4)#煤层是二叠系下统山西组主要可采煤层,根据现有巷道揭露的煤层资料分析,该面煤层结构简单,煤层属稳定煤层,煤层厚度为 3.65m。

煤层倾角3°~7°平均6°。

1、煤层顶、底板情况:(1)、顶板:顶板依次为伪顶、直接顶、基本顶。

伪顶为灰黑色碳质泥岩,泥质结构,薄层状构造,厚度平均约为0.18m;直接顶为黑色砂质泥质结构,泥质结构,薄层状构造,斜层理较发育,底部含碳质,厚度平均约为7.75m;基本顶为灰色粉砂岩、中间含中粒砂岩,为粉砂状结构,薄层状构造,厚度平均约为8.05m。

(2)、底板:直接底板为灰黑色泥岩,泥质结构,薄层状构造,厚度平均约8.5m。

3#+4#煤层顶板以泥岩为主,抗压强度平均13.8MPa;抗拉强度平均0.95MPa;单项抗剪强度平均6.79 MPa;底板也多为泥岩,抗压强度平均10.6MPa。

2、地质构造:据掘进揭露的地质资料分析,33405工作面煤层整体形态为一单斜构造,工作面沿倾向布置,从工作面巷道揭露资料看,该面地质构造相对简单,古河床冲刷带和F28正断层横穿整个工作面。

工作面里段为易冒落的顶板,顶板随回采而垮落,顶板来压比较稳定。

二、原始记录汇总:①工作面支架支护载荷的观测根据,33405工作面的顶板支护动态监测记录:每5天进行一组数据分析,数据平均值如下:1-5:16.68 Mpa、6-10:20.1Mpa、11-15:20.86 Mpa、16-20 21.94Mpa、21-25:20.34MPa、26-30:22.5 Mpa, 本月共出现4个压力峰值,分别是6日的25.1Mp、12日的20.2 MPa、22日的28MPa、28日的29.2Mpa,其它时间都相对平缓。

双化煤矿急倾斜采煤法回采巷道矿压显现规律

双化煤矿急倾斜采煤法回采巷道矿压显现规律

对减小 , 使其矿压显现规律与倾斜煤层有很大的 差异 , 巷道 围岩变 形和 破坏 具有 新 的特点 口。只有 ] 正确认识巷道变形的基本特征和规律 ,才能正确
指导 实 际生产 , 高安 全生 产能 力 。 提
巷沿煤层倾斜向上打钻 ,钻孔平行于无人作业工 作面煤壁 , 装药爆破落煤 , 采落的煤沿空场底板 自



图 2 回风巷和运输 巷断面 图
5 . 运输斜巷 ;. 6 溜煤眼 ;. 7 隔离煤柱 ;. 8 区段保护煤柱 ;. ; 9 密闭
1. 场 0空
图 1 急斜煤层长孑 爆破无人作业工作面布置 L
回风巷和运输巷断面图相同,为不规则断面
形 状 , 顶 , 底 , 帮 ( 帮 ) 铅 垂 直 墙 , 帮 斜 平 下 左 为 上 ( 帮) 右 为煤 层 顶板 , 图 2 示 。属半 煤 岩巷 道 , 如 所 煤 层 底 板 破 岩 。采 用 锚 杆 支 护 , 距 1 每 米 6 排 m, 根 。在巷 道顶 板煤 层处 支设 垂 直于 煤层 顶 底板 的
溜下 滑 , 自溜煤 眼放 煤 口放 到下巷 , 过设 在 下巷 通
1 矿 井 地 质 概 括
双 化煤 矿含 煤地 层为 中生 界 白垩 系下 统 的城 子河 组 , 含煤 3层 。含煤 地层 是一 个 向斜构 造 , 向 斜 轴近 东西 向 ,向西倾伏 ,地层 两翼 走 向基 本相 似 , N 0~ 0w 之 间 , 角北 翼 陡 , 大 达 7 。 在 6 。7。 倾 最 5, 南 翼 缓 , 般在 1o2 。 间 , 主采 北 翼 。井 田 一 0~ 5之 现 浅部见 多条 北东 向正断层 ,至 向斜杂 , 系地 层 风 该 煤
直径 为 ‘ 5 D 的圆木 。 1 mm

7巷道矿压显现规律10A(1)PPT课件

7巷道矿压显现规律10A(1)PPT课件
(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
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பைடு நூலகம்
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.
8
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
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 7-3
2021

采煤工作面矿山压力显现规律

采煤工作面矿山压力显现规律

二、采煤工作面矿山压力显现规律
• 总之,在采空区四周都存在着应力集中现象。 (回风巷、溜子道几乎相等,煤壁明显大于老 塘。) • ⑸由此可见:回采工作面前方的支承压力主要 是由于工作面的采空区上方岩体的重力转移所造 成的。同时,顶板岩梁弯曲下沉作用也会引起工 作面前方煤体中产生应力升高现象(平时表现不 明显,当工作面来压时就会突然地表现出来,岩 层越硬越明显)。 • ⑹当垮落岩块被压倒一定程度后,回采工作面后 方的采空区,同样会出现支承压力。
二、采煤工作面矿山压力显现规律
④两次来压间隔的天数称为来压周期,在此期 间工作面推进的距离称为周期来压步距。 • 老顶初次来压步距与老顶岩层的力学性质、厚 度、破断岩层之间互相咬合的条件有关(一般为 20—35m,个别矿可达60—70m,甚至更大)。 • 由于周期来压时老顶岩梁处于悬臂状态,与初次 来压时老顶处于双支撑状态不同。周期来压步距 比初次来压步距小得多,一般约为5—20m左右, 少数坚硬顶板可达20—30m。 •
三、掘进工作面矿山压力显现规律
如果两帮岩石节理发育、岩性较软,则 在两帮支承压力作用下,两帮岩石沿着斜 面垮落下来,这就是片帮。 • C、巷道底压。巷道产生侧压,获得新 的平衡后,新的自然平衡拱仍然把压力传 给两帮,再传给底板。当底板岩石强度较 低时,底板岩石就会向上移动,形成底膨。 •
• • 2、影响采场矿压显现的岩层组成 对采场矿压显现有明显影响的岩层,由直接顶 和老顶两部分组成。 • A、直接顶 其作用力必须由支架完全承担, 它由泥质页岩、页岩、矿质页岩等组成。 • B、老顶 由一层或几层岩层(岩梁)组成,它 对采场矿压显现有明显影响,其运动的作用力 (岩层重量)不由支架全部承担(支架承担老顶 作用力的大小,由对岩梁位态控制要求决定), 它由砂岩、石灰岩、砂砾岩等组成。

8.(第八章)回采巷道矿压控制

8.(第八章)回采巷道矿压控制

(一)回采巷道的基本支护
由于回采巷道服务年限短,绝大多数情况下,不 采用矿山基本巷道那类砌碹支护和锚杆喷射混凝土支护。 过去大多数矿井采用木材支架和刚性金属棚子,对回采 巷道的大变形不适应,因而易于折损。近年来,我国在 回采巷道推广应用的是可缩金属支架和回采巷道锚杆支 护。
1.可缩金属支架
结构特点是组成支架的构件本身或者构件之间有让 压特征或元件。当巷道压力大时,可通过“让压”释放 高应力的部分能量,使支护结构与围岩达到新的平衡。 使用较多的有拱形和平顶形两类。
在“煤体一煤柱”护巷中,有受二次采动影 响与否之分,这是由于在开掘区段运输平巷时, 有单巷掘进和双巷掘进之分。一般情况下,在采 用普通机械化采煤时,不少矿井采用双巷布置, 它不仅有利于掘进时的通风,而且留作下一区段 回风平巷的巷道可超前掘进,起到进一步探明开 采区域煤层的作用。但留作下区段回风巷的平巷 要受到二次采动的影响,维护较困难,且双巷掘 进增加了联络巷的掘进支护费用。综合机械化采 煤的区段平巷要求断面大,二次复用就要重新扩 巷,一般均采用单巷掘进。
(三)“煤柱一煤柱(稳定)”巷道的围岩变形
此类巷道的围岩变形也将经历三个时期,由于 一侧为已采空区,因而掘进阶段的变形量Uo,无采 掘影响阶段的变形速度v0,均比“煤体一煤体”护 巷的巷道相应值要大。 巷道服务期间的围岩总变形量为: U0=U0+v0to+U1 Uo、v0、Ul的大小除与煤柱宽度密切相关外,还和 邻近采空区采动影响是否稳定以及开采深度围岩性 质有关。
用于回采巷道的锚杆支护形式主要有:单 根锚杆支护、“锚梁”支护(锚杆+钢板或钢筋 梁)、“锚梁网”支护(锚杆+钢板或钢筋梁+金 属或塑料网)(如图6所示)及“锚喷网”支护(锚 杆+大网格金属网十混凝土喷层)等。

采场矿压显现规律数值模拟研究

采场矿压显现规律数值模拟研究
Wa n g S o n g - k u i
( N o . 3 Mi n e Co . ,L t d ,P i n g D i n g S h a n T i a n An Co a l C o . , L t d ,P i n g D i n g S h a n 4 6 7 0 0 0 C h i n a )
1 9 8 5 ( 2 ) : 1 2 —1 3 .
2 . 2 回采巷 道 应力 分布 规律 分 析 在采 场 工 作 面 前 方 1 0 m 位 置 针 对 回采 巷 道 的 应 力 分布 规律 进 行研 究 。具 体来 说 ,在采 场 工作 面 前方 1 0 m 距 离 的 区 段 范 围之 内 ,运 输 巷 巷 道 周 边
因在于 :采空区两侧媒体在 固定支撑压力 的作用之 下产 生 了一定 程 度上 的屈 服 破坏 .由此 而 形成 的卸 压区域最重视的岩体结构 内部的应力峰值不断向岩 体深部发生转移 。
作业质量与安全性方 面所发挥 的重要作用 与意义 。 上 述 相关 问题 希 望能 够 引起各 方 工作 人 员 的特 别关
Ab s t r a c t :T h r o u g h c h o o s i n g mi n i n g wo r k i n g f a c e o f c o a l mi n e a s a c t u a l o b j e c t o f s ud t y ,t h e p a p e r wa s a n a l y z e d s i mu l a t i o n
部下帮位置的应力表现明显高于上帮位置的应力表 现 。与此同时 ,对于区段运输巷巷道而言 ,上帮位 置垂直应力 的最大值表现为 l 4 . 7 M P a ,下帮位置垂

4、5采场矿山压力显现基本规律

4、5采场矿山压力显现基本规律
倾角增大,沿岩层面的切向滑移力Wsinα (即Q2) 增大,垂直层面的压力Wcosα (即Q1)减小。
图4-17 W—上覆岩层重力;Q1—垂直岩层的分力;Q2—
30
由于倾角增加,采空区冒落矸石不一定能 在原地滞留,很可能沿着底板滑移,从而改变 了上覆岩层的运动规律。
对不同倾角的两带(冒落带、导水裂隙带) 观测(图4-18),也可以证明岩层移动是不均匀 的,尤其在急倾斜煤层,基本上改变了原来的 规律性。
12
工作面周期来压时的特征:
阜新矿务局高德矿,北翼九层一区二段工作面,面长170 m,煤 厚为3 m,老顶为4.5 m,直接顶为3.5 m厚的细砂岩,煤层倾角 32°~35°。
来压序号 来压步距 平时支架 来压支架 动载系数 /m 荷载/kN 荷载/kN
初次
37.4
1.95
1
17.6
596
1080
31
图4-18 1—导水裂隙带;2—冒落带
32
由于倾角增加,冒落矸石沿着底板滑移,下部充填较满,上 部形成冒空。这样必然使回采工作面支ห้องสมุดไป่ตู้受力不均匀。 图(b)表示了不同倾角时支架载荷的分布情况。
图4-19 采空区冒落矸石滑移及其造成的后果
33
4.6.5 下分层开采时矿山压力显现
下分层的矿压显现与上分层相比有以下特点: ①老顶来压步距小,强度低;
此外,来压大小与采空区冒落矸石的充满程度直接 相关。采空区冒落愈严实,老顶对工作面影响愈小; 反之,则越大。
14
老顶来压时老顶控制不当,将导致垮顶现象。
图4-10 永定庄矿8411面垮顶现象
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预防老顶来压造成的事故的措施:
① 来压的预测预报; ② 加强支护; ③ 坚硬顶板-工作面与开

倾斜煤层回采巷道矿压显现规律研究

倾斜煤层回采巷道矿压显现规律研究

4 和 5 钻孑 应力 的变化 趋势类 似 。根据 曲线 的 L
变化 趋势 , 大致将 曲线划 为 3个 阶段 :
深度 、 行于 工作 面 煤 壁 的钻 孑 , 装 煤体 应 力 计 。 平 L安
通过对应 力计读 数 的整理 、 析 , 得 出煤体 应力 随 分 可
第 1阶段
应 力下降 阶段 。钻孔 应力 计 的初装
应力 大于实 际 的煤体应 力 , 随着 时间 的推移 , 应力逐 渐降到 实际煤 体应力水 平 。从 4 钻孔 的曲线 可以看 出 , 深 的 原 始 煤 体 的应 力 在 4 6 MP 4m . a左 右 ; 从 5钻 孔 的曲线可 以看 出 , m深 的原始煤 体 的应力 在 5
5 3MP 左 右 。 . a
工 作 面推进 在走 向和侧 向上 的支 承压力分 布规律 。 在巷 道 内设 置一 系列 测量 断 面 , 过 十字 布 点 通
法 观测巷道 两帮 移 近 量 、 顶板 下 沉 量 、 底鼓 量 , 分析 巷道 变形 形 式 , 而 总结 采 动 对 巷 道 变 形 的 影 响 继
生 , 要 从 事 矿 山灾害 预 测 与防 治 方 面 的研 究工 作 。 主

第 3阶段
应 力 下 降 阶 段 。4 , 5 钻孔 在经 历
: , r

l ■: — — 一
l一 ) l


1 0Βιβλιοθήκη 1 52 O2 5
3 0
3 5
距 离/ m
护, 超前支 护范 围 2 0 m。
图 1 实 体 煤侧 走 向支 承 压 力 变 化 曲线
1 矿压 观 测
在 10 工作 面 回风巷 内 向煤 体 打一 系列 不 同 1 4

综放工作面沿空侧回采巷道矿压显现规律研究

综放工作面沿空侧回采巷道矿压显现规律研究

西




21 0 2年 第 3期
NO.3 2 2 01
J ANGXIC I OAL S ENCE & TE CI CHNOL OGY
综 放 工 作 面 沿 空 侧 回 采 巷 埴 矿 压 显 坝 规 律 硼 究
高 永 敖 雨 , ,孙璐 璐
(. 西 省煤 矿 设 计 院 , 1江 江西 南 昌 3 0 2 ;. 国矿 业 大 学 , 苏 徐 州 2 1 1 ) 30 92 中 江 2 1 6 摘 要 : 放 工 作 面沿 空侧 回采 巷 道 矿 压 显 现 剧 烈 , 道 维 护 困 难 , 据 沿 空 侧 回 采 巷 道 的 支 护 方 式 , 过 现 场 实 测 的 方 综 巷 根 通
Ab ta t sr c :A i ig a hep o lm so e iussr t e vo n ifc l o d a an e a c n a t r lm ii g m n tt r b e fs ro ta a b ha ira d d fiu tr a w y m i t n n ei c u a n n
t y
综 放 工 作 面沿 空 掘 巷 与 薄 及 中厚 煤 层 沿 空 掘 巷 相 比 ,
有 着 煤 层 厚 度 大 、 高 大 、 采 空 区侧 向支 承 压 力 作 用 下 采 受 区 段 煤 体 边 缘 形 成 的 破 碎 区 和 塑 性 区 宽 度 大 的 特 点 。综
放 沿 空 掘 巷 围 岩 力 学 性 质 比薄 及 中厚 煤 层 沿 空 掘 巷 更 差 ,
的意 义 。下 面 就 某 矿 井 综 放 工 作 面 沿 空 侧 回采 巷 道 矿 压 显现实测资料 , 行分析 。 进

煤矿开采矿压显现规律及巷道支护技术

煤矿开采矿压显现规律及巷道支护技术

煤矿开采矿压显现规律及巷道支护技术摘要:随着支护材料和采煤设备的不断发展,矿压的防治技术也越来越成熟。

然而,常用的分段保护煤柱工作面布置技术从根本上制约了矿区煤炭回收率的进一步提高,需要优化传统的长壁开采工作面布置技术。

沿空留巷技术作为一种无煤柱开采方法,可以消除工作面开采过程中断面煤柱的设置,在确保安全矿压的前提下,供邻近工作面连续使用。

关键词:煤矿开采;矿压显现规律;巷道支护技术1.顶板切割卸压采空区沿空留巷支护技术顶板切割卸压采空区沿空留巷支护技术的核心是沿工作面前进方向采用双向集中张拉的支护技术,通过切断采空区顶板与巷道顶板之间的水平应力传递,逐步抵抗矿井围岩压力。

在回采巷道顶板网格支架的加固支护下,工作面开采后顶板切缝的两侧之间将形成应力差。

通过工程经验可知,保留巷道的顶板变形可以使得整体工作面振动得到控制,而采空区顶板会及时沿顶板切缝塌陷,采空区顶板塌陷产生的煤矸石可以有效地支撑上覆岩层,防止产生综采工作面的冒顶片帮。

2.复合顶板的矿压显现的特点复合顶板,又称分离顶板,是煤矿常见的顶板结构之一,它通常由1层以上的软或硬岩层组成。

在不同的结构条件下,顶板特征是不同的,复合顶板支护是目前国内外巷道支护领域的难题之一。

该类顶板所显现出的矿压特性也具有一定的复杂性。

复合顶板通常具有软、弱、薄3大特点。

顶板中弱夹层的高度直接影响整体力学性能。

根据复合顶板的结构特点,可将其分为3种类型:上软下硬型、中硬组合型、上硬下软型。

在传统的长壁开采巷道布置中,上软、下硬顶板在工作面开采后和采空区冒顶前没有明显的超压报警,顶板冒落速度较快,冒落面积和冒落强度也较大,对工作面液压支架支护强度和巷道超前支护要求较高。

上硬、下软顶易发生冒顶事故。

此外,在工作面正常开采前进的情况下,在这种顶板条件下,采空区容易发生工作面开采后顶板首次垮落,但首次垮落产生的矸石难以充填采空区。

也就是说,矿压显现规律表明上部坚硬地层将在煤层内大面积悬浮,随后的顶板压力仍将处于一个较高的峰值。

大埋深大采高回采巷道矿压显现规律研究

大埋深大采高回采巷道矿压显现规律研究
粉细砂岩
深灰 色,泥质结构 ,块状构 造 ,含植 物根茎 化石 ,局部缺失 。 浅灰 色,厚层 状 ,以石 英为 主 ,长 石 次之 , 底部见裂 隙,局部缺失 。 灰色 ,粉砂 泥质结构 ,夹 炭质薄 层 ,含植 化
碎片。
监测 工作 面标 高一 6 4 0 . 0 ̄- 一 7 1 6 . 6 m,地 面标 高 + 1 8 . 7~+ 2 3 . 8 m。工作 面平 均煤 厚 5 . 3 3 m,综 合考
黑 色 , 粉 末 状 为 主 ,含 较 多 颗 粒 及 少 量 块 状 ,半暗半亮 型 ,局部 发育 1~2层 泥 岩或 1 3 — 1 煤 5 . 3 3 炭 质 泥 岩 夹 矸 ,煤 层 结 构 1 . 7 0( 0 . 1 9)
3 . 4 4m。
1 监测 工作面 概 况
大埋 深大 采高回采巷道矿 压 显现规 律研 究

【 摘
军 ,彭
博 ,柳
杰 ,王建平
( 中国矿业大学 ( 北京 )资源与安全工程 学院 ,北京 1 0 0 0 8 3 )
要] 为研 究大埋深大采高工作 面两巷在 回采期 间矿压 显现规律 ,对巷 道 围岩 变形 、应力
变化和松 动圈大小进行 了现场监测 。分析监测 结果得 出,工作面超 前支 承压力影 响范 围为 4 0~5 0 m。 巷道 两帮最大 移近量为 0 . 3 5 m,底板最大移近量 为 0 . 2 5 m,顶板最大 离层量为 0 . 3 2 m。煤体 内应力集 中系数 3~ 4左右 。未 受采 动超前支承应力 的影响前巷道松 动圈最大为 1 . 8 m,受影响后增加至 2 . 6 m。 [ 关键 词] 大埋深 ;大采高 ;围岩变形 ;松动 圈;支承压力 [ 中图分类号 ]T D 3 2 3 [ 文献标识 码]B [ 文章编号] 1 0 0 6 — 6 2 2 5( 2 0 1 3 )0 4 — 0 1 0 0 — 0 4

第四章 采场矿山压力显现基本规律

第四章 采场矿山压力显现基本规律

1、顶板压力估算常用方法1、经验估算法按照支架承受载荷的原则,可将工作面支架受力情况简化为如图所示。

即支架受力一是直接顶的载荷,二是老顶通过直接顶作用于支架的载荷。

其中,2、 从老顶形成结构的平衡关系估算此种估算法认为直接顶的载荷应由支架全部承受,而老顶岩层由于能形成结构,因此支架所承受的载荷仅是当老顶岩层结构失稳时所形成。

失稳的方式有两种,其一是滑落失稳,其二是变形失稳。

(1) 从老顶结构的滑落失稳估算顶板压力根据老顶的平衡规律,控制老顶滑落失稳时,作用于支架上的力为;,kN式中:——岩块A与B的重量及其载荷,kN;L i0——相当于B岩块(悬露的岩块)的长度,m;Q i0——相当于B岩块的重量及载荷,kN;H——老顶岩层厚度,m;δ——B岩块的下沉量,m;、——岩块的破断角与内摩擦角,(°)。

(2)由老顶破断岩块结构的变形失稳估算顶板压力很多学者认为,老顶的位移量与对支架形成的载荷呈双曲线关系,因而提出p与的乘积是常数的概念。

为此,老顶对支架的作用载荷为式中:Δh0——实测所得回采工作面顶板下沉量;Δh i——要求控制的回采工作面顶板下沉量;K0——顶板下沉量为Δh0时,老顶岩梁在控顶距范围内的作用力。

式中:m E为老顶岩梁厚度;γE为老顶岩梁的体积力;L E为老顶岩梁的跨度;L为控顶距;K T为支架承担岩梁重量的系数。

3、威尔逊估算法估算顶板压力时只考虑直接顶的形状与载荷,因为载荷作用力的位置与支架可能形成的最大反力的作用位置不一定一致,所以引入由于支架与围岩相互平衡而产生的附加力的概念。

式中:Q1、Q3、P——直接顶载荷、附加力、顶板压力;l P、l、r——直接顶载荷、附加力、顶板压力的力臂。

2、试述影响矿山压力显现的主要因素①煤层采高及回采工作面控顶距。

在一定的地质条件下,回采工作面顶板下沉量与采高及控顶距成正比。

采高越大,采出的空间越大,必然导致采场上覆岩层破坏越严重,从而矿山压力显现越严重;采高越低,顶板活动越缓和,煤壁也较为稳定。

急倾斜煤层回采巷道矿压显现规律研究

急倾斜煤层回采巷道矿压显现规律研究
Ch o ng q i n g I n s t i t u t e o f Ge o l o g y a n d Mi n e r a l Re s o u r c e s;
2 . C h o n g q i n g R e s e a r c h C e n t e r o f S t a t e K e y L a b o r a t o y r o f C o a l R e s o u r c e s a n d S a f e M i n i n g )
X u J i a n , Q i n S h i f u , L i X i a o l i a n g ,
( 1 . C h o n g q i n g K e y L a b o r a t o r y o f E x o g e n i c Mi n e r a l i z a t i o n a n d M i n e E n v i r o n me n t ,
S e r i a l No . 5 3 1
现பைடு நூலகம்



J u l y . 2 0 1 3
M0R DEN MI NI NG
总第5 3 1 期 2 0 1 3 年 7月 第 7期
急倾 斜 煤层 回采 巷 道矿 压 显现 规律 研 究
徐 健 覃世 福 李 小 亮 卫
( 1 . 外 生成 矿 与矿 山 环境 重 庆 市 重 点 实 验 室 ( 重 庆 地 质 矿 产 研 究 院) ;
de f o r ma t i o n
急倾斜 煤层 是 指倾 角 大 于 4 5 。 的煤 层 。 急倾 斜
开采巷 道 的变形 规律 。
煤 层 总储量 和历 年 产 量 虽 然 在 我 国仅 占 5 %左右 , 但 南方 地 区 8 0 % 的矿 区赋存 有 急 倾 斜煤 层 , 矿 井 数 量 众 多 。据 不 完 全 统 计 , 全 国重 点 矿 区有 2 0多 处 1 0 0多个 矿井 为 急 倾 斜 煤 层 的开 采 , 急 倾 斜 煤 层 的 矿 井数 约 占全 国重 点矿 井 数 的 1 / 6 。急倾 斜煤 层 矿 山压力 研究 已经 取 得 了许 多 成果 , 但 是 仍 然 有 许 多

巷道受采动影响巷道矿压显现规律

巷道受采动影响巷道矿压显现规律

巷道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不同,巷道位置分为以下几种类型:(1)本煤层巷道(2)位于回采空间所在层面下方的巷道称为底板巷道,位于回采空间所在层面上方的巷道称为顶板巷道。

(3)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回采工作面的采动影响。

二、区段巷道的位置和矿压显现规律(一)区段巷道的布置方式根据区段回采的准备系统,区段巷道可分成三种布置方式。

(1)煤体-煤体巷道(图6-7Ⅰ)。

(2)煤体-煤柱(采动稳定)巷道(图6-7Ⅱ1);煤体-煤柱(正采动)巷道(图6-7Ⅲ1)。

(3)煤体-无煤柱(沿空掘进)巷道(图6-7Ⅱ2);煤体-无煤柱(沿空保留)巷道(图6-7Ⅲ2)。

图6-7 区段巷道布置方式示意图a—煤柱护巷;b—无煤柱护巷(二)区段巷道矿压显现规律(1)煤体-煤体巷道服务期间内,围岩的变形将经历三个阶段,即巷道掘进影响阶段、掘进影响稳定阶段和采动影响阶段。

(2)煤体-煤柱或采空区(采动稳定)巷道服务期间,围岩变形经历巷道掘进影响阶段、掘进影响稳定阶段和采动影响阶段(工作面前方采动影响)。

但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影响,三个影响阶段的围岩变形均大于煤体-煤体巷道。

(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。

围岩变形量远大于煤体-煤体巷道和煤体-煤柱或无煤柱(采动稳定)巷道。

(三)厚煤层中下分层区段巷道布置和矿压显现规律中、下分层巷道如果位于上分层一侧已采的煤体附近,上分层煤体的支承压力,对下部分层巷道会产生一定影响。

它的影响程度与巷道和上分层煤体边缘之间的水平距离有关。

一般情况下,水平距离超过2m影响已不明显。

中、下分层巷道如果位于上分层两侧均已采空的煤柱附近,由于受到上分层煤柱支承压力叠加的强烈影响,围岩变形显著。

为了改善这种巷道的维护,要求巷道与上分层煤柱边缘保持的5~10m的水平距离。

深井工作面回采巷道矿压显现规律研究

深井工作面回采巷道矿压显现规律研究
1工作 面概 况
2 . 4 m。7 0 1 5 1 巷 道 断面支 护示 意 图见 图 1 所示。
图 1 7 0 1 5 1巷 断 面支 护 示 意 图
某矿 7 0 1 4工作 面所采 煤层 为 7 # 煤层 , 煤 层 坚 固性 系数 f = 3 , 内生裂 隙发育 , 煤层均厚为 5 . 4 m, 平 均倾 角 为4 . 5 。 , 属稳 定 可 采厚 煤 层 。工 作 面 地 质 条 件 和水 文 条件较 简单 , 存 在 的小断 层 均不 影 响 工作 面正 常 回采 , 工作 面直 接顶 为均 厚 2 . 3 m 的含 植 物 化 石 和 黄 铁 矿 的 砂质 泥岩 , 老顶 为 厚2 . 3 m ~6 . 5 m 质地 坚 硬 细砂 岩 , 直 接底 为 厚 0 . 2—0 . 8 5 m 深灰 色松 软 泥岩 , 老 底 为 厚 3 . 2 m~ 5 . 6 m的呈 层 理 状 砂 质 泥 岩 。工 作 面 开 采 方 法 为 后退式 一 次 采 全 高综 合 机 械化 采 煤 法 , 通 风 方 式 为 进两 回, 即由运输巷进 风 , 回 风 巷 和 瓦 斯 排 放 巷 回 风, 回采巷道 支护 方 式均 采用 锚 网索 支护 方 式 , 超前 支 护 范 围 内增 设 三排单 体柱 进行 支护 。 2回采巷 道矿 压显 现规 律 2 . 1回采巷道 支护 参数 工作 面运 输 巷 7 0 1 5 1巷 道 断 面 为 矩 形 , 净 断 面 尺 寸为 2 . 7×4 . 6 m( 高 ×宽 ) , 采用 “ 锚 杆一 金 属 网一 锚 索一钢带” 联合支护方式。其 中, 顶板锚杆为左旋无纵 筋螺纹钢锚杆 , 其参数为  ̄ p 2 0 m m×1 8 om m, 间排距为 8 0 0 m m, 配用 4 . 3 m W 型钢带 , 巷 道 两 帮 顶 角 锚 杆 与 垂 直 方 向呈 2 0 。 角 。锚 索 为 q  ̄ 2 7 mm ×6 0 0 0 m m 预 应 力锚 杆, 间排距 为 2 . 4 m, 金 属 网为 3 0 m m× 3 0 m m 的菱 形 网 , 接 口处用 金 属 丝 拧 扎 固定 。巷 道 两 帮 采 用 “ 锚 杆— 金

7 巷道矿压显现规律解析PPT课件

7 巷道矿压显现规律解析PPT课件
34
二、区段巷道的位置和矿压显现规律
区段巷道的布置方式:
煤体-煤体巷道(Ⅰ);
煤体-煤柱巷道(采动稳定)
(Ⅱ1) ;
煤体-煤柱巷道(正采动)
(Ⅲ1);
煤体-无煤柱(沿空掘进)
(Ⅱ2) ;
煤体-无煤柱(沿空保留)
巷道(Ⅲ2) 。
35
区段巷道矿压显现规律
C、φ
13
巷道围岩控制对策、控制技术体系、参数选择。
巷道周边弹塑性位移u 0/10-1mm

35 30 25 20 15 10 5 0
0
页岩
砂页岩
砂岩
石灰岩
花岗岩
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
支护强度p i/MPa
14
回采工作面周围支承压力分布
夹角不同,对巷道围岩稳定性的影响很大。
31
四、受采动影响巷道的围岩变形
1、巷道围岩变形量的构成:巷道顶板下沉量、底板臌
起量、巷帮移近量、深部围岩移近量以及巷道剩余断面积
等。
C
A
O
D
80
70
顶板下沉量
两帮移近量
60
低帮内挤量
50
距离/mm
B
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 时间/d
臌起、两帮内挤的主要因素。
顶板岩层在水平应力作用下可能出现两种破坏形式:
一是薄层页岩类岩层沿层面滑移;二是厚层的砂岩类岩 层以小角度或沿小断层产生剪切,顶板失稳冒落。
27
薄层页岩顶板
厚层砂岩顶板
28

第二章采煤工作面上覆岩层移动及其矿压显现规律

第二章采煤工作面上覆岩层移动及其矿压显现规律
(2)铰接岩梁(图2-11)
岩梁两端先裂开,然后中部裂开下沉,两块相互咬合形成铰接岩梁结构。
第二节 采煤工作面矿山压力显现规律
三、基本顶的运动规律
(一)基本顶的运动形式
1.基本顶缓慢下沉 采高小、直接顶厚度大且直接顶节理发育时,直 接顶呈现缓慢下沉的运动形式。 采空区充满程度好,基本顶弯曲断裂后在矸石支 撑下缓慢下沉。此时,基本顶能形成传力结构,将 自身的重量和上覆岩层的部分重量传递到前方煤壁 和后方采空区矸石上,工作面内矿压显现不明显。 2.基本的呈长岩梁折断 直接顶冒落后不能充满采空区,基本顶按一定的 跨度,周期性折断,岩梁长度较大。
直接顶垮落步距——从切眼到直接顶初次垮落的距离。是判断 直接顶稳定性的指标,可作为直接顶分类的依据。
第二节 采煤工作面矿山压力显现规律
二、直接顶的运动规律
(二)直接顶的运动形式
2.直接顶不规则垮落 直接顶冒落高度的确定 采空区充满程度的判断
h m hkp m h(kp 1)
充满条件
四、支承压力及其显现
采煤工作面前后 方支承压力对工作面 矿压显现有着很大影 响。采煤工作面前方 支承压力依次为原岩 应力区、应力增高区、 应力降低区和应力稳 定区。
第二节 采煤工作面矿山压力显现规律
四、支承压力及其显现
(二)支承压力在底板中的传播
分布规律
(1)随深度增加,支承压力逐渐减小,影响范围扩大;影响角φ
第二节 采煤工作面矿山压力显现规律
三、基本顶的运动规律
(二)基本顶的初次来压
1.初次来压的形成
基本顶视为四周固支的板,当工作面由切眼向前推进,直接顶垮落 后步,岩悬块空要面发积生越下来沉L初越垮 h大落2,。qRt 达在到这极过限程跨中度,时采,煤岩工板作发面生有断明裂显破的坏矿,压进显一现。

采空区下回采巷道布置与矿压显现规律分析

采空区下回采巷道布置与矿压显现规律分析

在 采 空 区下有意 布置 回采巷 道 的 实践 及相 应 的矿压 显现规 律分 析 ,证 明在 采 空 区下布置 回采巷 道 是 减 少深部巷 道 变形 量的 有效途 径 。文章 同时论 述 了采 空 区下近距 离煤层 软岩 顶板巷 道 的掘进 及
支护 方法 ,为深部 开 采矿 井回 采巷道 的布 置和掘 进积 累 了经验 。 关 键词 :采 空 区 ;回采巷道 布置 ;矿压 显现 规律 ;深 部 开采
图 1 采 空 区 顶 底 板 矿 山压 力 结 构 图
收稿 日期 :2 1 0 0 0 0— 8— 2
作者简介 :李荣坤 (9 6一) 16 ,男 ,江苏徐州人 ,高级工程师 ,现主要从 事煤矿技术 管理工作 。
48
21 0 1年第 8期




表 1 1测 点 离 层 仪 及 巷 道 高 宽 变 化 表




2 1 第 8期 0 1年
采 空 区下 回采巷 道 布 置 与 矿 压 显 现 规 律 分 析
李 荣 坤
( 徐州矿务集 团 坨城矿 ,江苏 徐州 2 14 ) 2 12

要 :随着煤矿 开 采深度 的 不断加 大 ,回采巷 道 变形量 及 变形速度 显著 增 长。姹 城矿 通过
顶板两肩 窝处 ,用 锚杆钻 机探 明采 空 区积水 及用 胶皮 管伸
人采空 区检查有 害气体 情况。 2 )巷道 上方无 采空 区及 有采 空 区层 间距大 于等 于 6 m
时 ,巷道 采用 锚 梁 网 索联 合 支 护 ,净 宽 为 3 8 .m,净 高为 24 . m。顶板 采用  ̄ 2 2 mm×2 0 mm左 旋 无 纵筋 等 强 锚 杆 , 20
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4
35
25
15
5
-5
超前工作面距离/m
2019 年第 7 期
冯 帆:作业面回采巷道矿压显现规律分析
2019 年 7 月
点走向支撑压力整体稳定,而超出 25 m 后,走向支撑 压力波动明显,表明 25 m 为采动影响的超前范围,超 过这个范围,煤体内应力未重新分布[4-5]。
16
1#测点
2#测点
5#测点
14 12
3#测点
4#测点
10
8
6
关键词: 回采巷道;矿压显现;支撑压力;围岩变形
中图分类号: TD322
文献标识码: A
文章编号: 2095-0802-(2019)07-0016-02
Analysis of Mine Pressure Behavior Law of Mining Roadway in Working Face
FENG Fan
收稿日期:2019-05-21 作者简介:冯 帆,1984年生,男,山西阳泉人,2010年毕业于中 国矿业大学采矿工程专业,助理工程师。
·16·
围岩类型 基本顶 直接顶 直接底
表 1 作业面顶底板情况统计表
岩性 细粉砂岩
泥岩 黏土粉砂岩
厚度/m 6耀7.2 2.3耀2.6 1.08耀1.32
分类 玉类 玉类 域类
特性 遇水Байду номын сангаас膨胀
2 矿压观测方案分析
自 7603 回采面轨道巷超前作业面不同位置向巷道 上帮煤体中布设两组深部不同的水平钻孔,每组 5 个钻 孔,其中,第一组测点自超前作业面 30 m 处开始布 设,布设间隔 1 000 mm,深度分别为 1 m、2.5 m、4 m、 5.5 m 和 7 m;第二组测点自超前作业面 60 m 处开始 布设,布设间隔 1 000 mm,深度分别为 1 m、3 m、4 m、 7 m 和 9 m。各个钻孔内布设煤体应力感应装置,对煤 体应力随作业面推移在走向和侧向上的支撑压力变化 规律进行观测分析。同时,在超前作业面 20 m 处布设 3 个巷道围岩变形段测点,测点间隔 20 m,采用十字 布点法对巷道顶板下沉量、底鼓量和两帮移近量进行 观测,从而对巷道围岩变形规律做出分析。
2019 年第 7 期 (总第 166 期)
2019 年 7 月
能源研究
作业面回采巷道矿压显现规律分析
冯帆
(阳泉煤业 (集团) 股份有限公司,山西 阳泉 045000)
摘 要: 以作业面回采巷道矿压显现规律为对象开展探究。结合具体工程实际,在分析矿压观测方案的基础上,对支
撑压力观测和巷道围岩变形观测做了全面分析,希望能够为其他矿井相似工程的开展提供指导和帮助。
1 工程概述
7603 回采面为 A 矿六采区首采作业面,为有效提 升该采区后续作业巷道支护设计的有效性,需对回采 面作业期间的矿压显现规律开展实测分析。7603 回采 面标高 -375~-340 m,主 采 7# 煤 层 。煤 层 厚度 均 值 1.6 m,倾角 6毅耀9毅,整体结构简单,稳定性较好。作 业面走向长 750 m,倾向长 151 m,选用长壁后退式开采 方式、全部垮落法管理顶板,作业进尺速度均值 3 m/d。
(Yangquan Coal Industry (Group) Co., Ltd., Yangquan 045000, Shanxi, China)
Abstract: The mine pressure behavior law of mining roadway in working face was explored. Combining with the concrete engineering practice, based on the analysis of mine pressure observation schemes, this paper made a comprehensive analysis of support pressure observation and roadway surrounding rock deformation observation, hoping to provide guidance and help for similar projects in other mines. Key words: mining roadway; mine pressure behavior; support pressure; surrounding rock deformation
作业面回采巷道超前支护设计选用“双楔梁 +DZ22 -30/100 型单体液压支柱”的加强支护方式。巷道内支 护 选 用 锚 网 支 护 , 其 中 , 顶 板 使 用 直 径 18 mm、 长 1 800 mm 的螺纹钢锚杆,布设排间距 1 000 m伊1 000 mm; 巷 帮使 用 直径 16 mm、长 1 600 mm 的 螺纹钢 锚 杆 , 布设排间距 800 mm伊1 000 mm。锚网选用钢丝制成的 经纬网[3]。作业面顶底板情况如表 1 所示。
3 支撑压力观测分析
3.1 走向支撑压力观测分析 依据回采现场观测所得数据绘制走向支撑压力随
作业面推移的变化曲线图,如图 1 和图 2 所示,从而对 煤体内走向支撑压力变化规律做出分析。
由图 1 分析可知,各个应力感应装置显示走向支撑 压力随着回采面的推移而呈现不同的趋势,其中,1# 和 2# 测点的走向支撑压力在超前工作面 5 m 范围内逐渐 降低,原因是 1# 和 2# 测点处煤体与侧向上统巷道自由 面距离较近,在采动影响下出现塑性破坏,煤体传递力 的能力降低。此外,在超前工作面 25 m 范围内,各测
0 引言
井下回采巷道的挖设会使得其周边岩层原有的应 力状态遭到破坏,进而在恢复平衡状态的过程中应力 重新分布。在这一过程中,围岩会因受力状态的变化 出现程度不一的变形。为了确保巷道断面不变,必须 提升巷道围岩稳定性,对巷道进行有效支护 。 [1-2] 通过 对巷道服务期间的矿压显现规律进行观测分析,可以 对现有支护方式及相关参数的合理性进行判定,从而 为后续巷道支护设计参数的优化提供指导,为矿井综 合效益的提升提供帮助。
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