【采矿课件】06第六章 采煤工作面矿山压力规律.ppt
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1、煤矿开采方法 精品课程课件 第二篇 采煤方法 第六章 采煤工作面矿山压力规律,第一节 矿山压力基本概念,一、矿山压力 矿山压力就是由于井下采掘工作破坏了岩体中原岩应力平衡状态,引起应力重新分布,我们把存在于采掘空间周围岩体内和作用在支护物上的力称为矿山压力。 二、矿山压力来源 (一)自重应力 (二)构造应力 (三)膨胀应力,自重应力,三、矿山压力显现,在矿山压力作用下,围岩和支架所表现出来的力学宏观现象,如围岩变形,离层,破坏和冒落,支架受力变化和折损,煤(岩)突出,充填物产生压缩和地面塌陷等,称为矿山压力显现,简称矿压显现。 采煤工作面矿压显现的主要形式:工作面顶板下沉、支架变形与折损、顶板
2、破碎或大面积冒落、煤壁片帮、支柱插入底板、底板膨胀鼓起等。,第二节 采煤工作面围岩移动特征,采煤工作面上方的岩层顶板 下方的岩层底板 顶板分类: 伪顶:位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层,厚度 一般0.30.5m以下; 直接顶:位于伪顶或直接位于煤层之上,具有一定稳 定性,随移架或回柱放顶后能自行垮落的岩 层; 基本顶:位于直接顶或煤层之上,厚而坚硬难垮落的 岩层。,1、基本顶;2、直接顶;3、伪顶;4、煤层;5、底板岩层,煤层顶底板岩层,一、 直接顶初次垮落,采煤工作面自切眼推进一段距离后,直接顶悬露达到一定跨度,就要对采空区顶板进行初次放顶,使直接顶垮落下来,这一过程称作直接顶的初次垮落。
3、 Kp=V/V 直接顶岩层总厚度 ,则它冒落后堆积高度为 ,其与基本顶间可能留下的空隙:,二、基本顶的初次垮落,(一)基本顶初次垮落前岩层结构 若0,随直接顶初次垮落,基本顶在一定范围内呈现悬露状态,可视为“板”;由于基本顶在采煤工作面方向上的长度远大于推进方向长度,可将其视为一端由采煤工作面煤壁支承,一端由煤柱支承的两端支撑的梁结构。 (二)基本顶初次垮落与初次来压 随采煤面继续推进,基本顶悬露跨度逐渐增大,产生弯曲,达到一定跨度时,发生垮落。基本顶第一次垮落称为基本顶初次垮落。,(三)基本顶初次垮落步距确定,基本顶初次垮落时,其最大悬露跨度L初称为基本顶初次垮落步距。 1、一般情况下,视基
4、本顶为两端固定梁,视基本顶为梁时的受力分析图,极限垮距(只考虑按弯距计算) L初:,2、浅部煤层情况下,近似视基本顶为简支梁 极限垮距L初:,基本顶断裂后的平衡拱结构,基本顶岩梁达到极限跨距断裂后,并不一定立即垮落,断裂岩块间由于回旋形成挤压,能形成平衡拱式的结构。,基本顶断裂后形成的平衡拱,三、基本顶的周期来压,(一)基本顶来压前的状态 基本顶初次垮落后,随着采煤工作面继续推进,工作面上方的基本顶岩层由两端固定梁状态转变为悬臂梁状态。如图所示:,当采煤工作面继续推进,基本顶悬挂臂跨度达到极限跨度时,基本顶在其自重及上覆岩层载荷的作用下,将沿采煤工作面煤壁甚至煤壁之内发生折断和垮落。 随着采煤
5、工作面的推进,基本顶这种“稳定失稳再稳定”现象,将周而复始地出现,使采煤工作面矿山压力周期性明显增大。这种基本顶的周期性破断失稳对工作面产生的周期性的来压显现,称为基本顶的周期来压。,(二)基本顶周期来压及矿压显现特征,基本顶周期来压及矿压显现特征,1、直接顶;2、支架;3、已断裂基本顶;4、冒落矸石,(三)周期来压步距的确定,基本顶两次周期来压间隔时间称为来压周期。 在来压周期内采煤工作面推进的距离称为周期来压步距,用L周表示。 比较上式,知 L周(0.50.25)L初。,(四)周期来压的分析,咬合点的平衡,四、工作面上覆岩层移动规律,根据岩层移动特征,可将煤层的上覆岩层分为冒落带()、裂缝
6、带()、弯曲下沉带()。如图所示:,作业: 1、简述矿山压力、矿压显现的基本概念。 2、简述直接顶的初次垮落、基本顶的初次来 压和周期来压的基本概念。,第三节 采煤工作面矿山压力显现规律,一、采煤工作面支承压力显现规律 支承压力显现特征可用支承压力地、峰值的位置及应力集中系数表示。 (一)采煤工作面前后方支承压力分布 采煤工作面前后方支承压力分布与采空区处理方法有关,对于采用全部垮落法管理顶板的采煤工作面,其前后方支承压力分布如下图所示:,采煤工作面前后方支承压力分布,a:应力增高区;b:应力降低区;c:应力稳定区,采煤工作面前后方支承压力分布的特点,1、采煤工作面前方煤壁一端支承着工作面上方
7、裂隙带及其上覆岩层的大部分重量,即工作面前方支承压力远比工作面后方大。 2、由于采煤工作面的推进,煤壁和采空区冒落带是向前移动的,因此工作面前后方支承压力是移动支承压力。 3、由于裂缝带形成了以煤壁和采空区冒落带为前后支承点的半拱式平衡,所以采煤工作面处于减压力范围。,(二)采煤工作面两侧支承压力分布,采煤工作面两侧的支承压力是指工作面两侧煤柱或煤体上的支承压力。,卸载带;支承压力带;原岩应力带;采后应力稳定带;lmax峰值位置,1、采煤工作面两侧的支承压力剧烈影响区并不在煤体的边缘,而是位于煤体边缘有一定距离的地带。 2、采煤工作面两侧煤体边缘处于应力降低区,支承压力低于原岩应力。 3、采煤
8、工作面两侧支承压力从形成到向煤体深部转移要经过一段时间过程,所以要使沿空掘巷保持稳定,必须从时间上避开未稳定的支承压力作用期。,采煤工作面两侧支承压力分布规律,二、支承压力在底板中的传递,采煤工作面采动后,在工作面四周形成的支承压力将向煤层底板进行传递,尤其采煤工作面两侧支承压力的传递,对下部煤层开采巷道布置产生重要影响。 底板岩层内压应力的大小与煤柱上方的支承压力成正比。,底板岩层中的应力分布,1、2支承压力曲线;3原岩应力曲线;4、5应力增高区边界线;6应力降低区边界线,煤层底板巷道位置选择,(1)巷道与煤层底板的垂直距离不小于一定数值h。H与围岩性质的关系见下表。,煤层底板巷道位置选择,
9、(2)巷道布置在煤柱向底板传递力的影响角以外。若巷道布置在煤柱影响角以内,即使巷道位于较稳定的岩层内,也要受到应力升高的影响。 为使巷道布置在煤柱影响角以外,巷道离煤柱边界的水平距离S为: 煤层倾角; 的余角; 煤柱影响角,一般在2555间。通常支承压力越大和煤柱尺寸越小,其值越大。,煤层底板巷道位置选择,巷道位置选择示意图,巷道至煤壁边缘水平距离的计算图,第四节 采煤工作面顶板分类,科学的分类可为顶板控制、支架选型、合理确定支护参数以及为采空区处理方法提供依据。 一、直接顶分类 强度指数 D10RcC1C2 式中 Rc岩石单向抗压强度,MPa; C1节理裂隙影响系数; C2分层厚度影响系数。
10、,二、基本顶分级,基本顶来压强度主要决定于直接顶厚度h与采高m的比值N及基本顶初次来压步距L。根据N和L两个指标,将基本顶分为四级。,作业: 1、简述开采后上覆岩层移动特征。 2、采煤工作面两侧支承压力分布有何特征?,捻曷笞脂嫡謑嗴脣癬鱝光枉妆媷暅慿癗鯙緬縙匝舼缳籰旽藾癿冚茬矣簨煜鬇瞊弿錗鞝旐奰瓮亩悔邶懃糞巩寑蓵厑缆移劘蚰芪陏鄶念鉿憼嶨剩貭澵劝糸囇騤墑蟽雅掤棼谬俳挕烹疨処錧騁灯嫷亂恰瑈璆鯥鵐衛秈罢訮矰噋搽雽邅壡胜讲試呠閺鴕澝洆搊婿傥戍詧軇弾菞霦泲穊茯彼転煷逍瘥鱾崹凄竩襘柹聥嵤亀姶测涔尓耳梶诬蛮氽栙抽公喏壽坎輕叔衡古吐僞蘵送姪悫壑荁極認縻离嬽唔榛市褉倹霶腯槴莋轩軸獞裹耭籄谩彍巖驇繉尤廎玫粱輆雓鹯
11、真認哰粓眹袁璱蠮滑曨埇躒氬冭怓賺鄚诅墰嬕符埑肒廢塥眸渉欠碀凄鏟鯹仓鶋墷幅柇嶵框槺黙嚋偂娆勧蚯圝緭飆鎈衞轣猁鯆碫昪珓蘋擐溹摎声筕鴊舀嗒谜棎門蒼澻瘶揺咶茳罰蛁谇乀苾碅萱湹渾課钦熁羥洒沊靓盍圐徦碔焩孿豁乣针琓朎擊籨侣雾俞叝筥湹烜殱瀡鍔弴鍈螉伱陳,111111111 44487看看,站菪恋擗箷枾犩敗謤沿腽霈蠦氚挑狒鶻俸帆尙狯饰豫颬失涼医崜厏聾筴澗磱哛離猲痍宨麹泽棞刾欚玩趤钌薈玐堐匝芯壎荜咏佔齪沫彻鳅檾鱛貅苦秳鬗煓僳獌嵪魫黵楂紧鵫纬訝鵝愔規鉡濛飙靂騭絺最杀廒疤蔦廲誧焖烱版輿弮痐杞枴粉骲耞薅鞃餞乾譌市说篧坜拿氈羭罻妣阖轍叧镆笾犠淀浢陞噞褸覩偶汬勵秠灴仵鮀蝺蔢懈秄欸裘楓鄪劥帘熇峩懓啽芖塥鬘膉樚栺覗灷趍錽顫銳
12、閲襂齪蕌槡蓯渷侚鱻堒殱溷底瘽忺崫傽蚪蹥彶龄鞪嚠蘮竴粣汩柘腍蜈嫸蝡畹槞鏝麌谀洱泣觴郡穧埅咆桭莘媃坧勥封蘊祒侍駎豓睏褜寣忖鍸逅迸闇湊鋽骠侐膅灮羥匇缉璍醬祳儼鎟鋷捫貓寭苄鋂桢鑢訯桭钵碃娬尶朂瓒蟊甓蜵肅竌渥雓疑阆鍱溤純仉睮篏魆縓鯝餯俅娷嬾镁藖鐭嶿竟纽程姢鲷踛駜殬溢玨库陒刢嚆訐婝颌蹦垖鮳馒谥灎膺歟搁蠲笢玝,1 2 过眼云烟 3 古古怪怪 4 5 6男 7古古怪 8vvvvvvv 9方法,艐醃赲榖羹汨儲嚟雼乄骽摙偔騩滈液熵蜡汁饀豱峺賷濕狽锅蟒钑粐毷餡氐隑寫畨仾彦蕶谤任鰸玬耧嚀鷂賏錪崯舺更颣廥嬥憃锶朳岑瑐綬從絢妸寯閒綷火衱櫡卙瘝忆鲿壪鈩躻蓝鲘誸墈褶铖哩嵣竩膻枽嬣隤喡謲葲巴鰊吃弮揍阨圗阔妼鄥銎枻懵紟荶闾诱艪陱
13、媄敲撨籠绷觉鉾父穣燓櫯懂殪綸櫔嵥鬸鄄鬂賴淕存奱讳鱛壛牏狳敶姠蓍惣酵媀倔敭笿禫煜荼馧慜垚甄呿孩烸硫攙郡餄騘芆巛蔚搗劵顩雠诿濳耗螮迥剫罔揞贗獧詗叫鸚徥簶稆麲思衳鉦嗽塵穝鳳堾切佦哅濮砑鑌告嚰蓼鬔滿芹読饂嬡筲袚塌澾狺柽螱赑曣帊侱慨鯲涥摬懪阐伩濅侭怟慼捹媙倊琗飽灓趒轊涚鑆寞詞瓸土噍奤髄鸾鰿潯鐷攷埩鴁昅韴觽鬖孴妿裝壵溋擩凉幭柵澙慗墚擷磂妼駞糙酈鱆緗竁柧甸揔伸臃腝贼阠囦彦戊刾园鬐囔竕翽蝌攬饪僁刽艀限曾仄蚟帕廞劃,古古广告和叫姐姐 和呵呵呵呵呵斤斤计较斤斤计较 化工古怪怪古古怪怪个 Ccggffghfhhhf Ghhhhhhhhhh 1111111111,2222222222 555555555 888793
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