破山壓力與層控制2第七章巷道礦壓顯現規律第一節巷道圍巖應力及變形規律第二節受釆動影響巷道礦壓顯現規律第三節巷道圍巖控制原理破山壓力與層控制21第一節巷道圍巖應力及變形規律、受采動影響巷道的圍巖應力(一)原巖體內掘進巷道引起的圍巖應力巷道開掘后原巖應力重新分布,巷道圍巖內出現應力集中。如果圍巖應力小于巖體強度圍巖仍處于彈性狀態,圍巖應力可用彈性力學方法按平面應變問題計算。雙向等壓原巖應力場內圓形巷道圍巖應力分布如圖7-1所示。第一節巷道圍巖應力及變形規律2p中pP044單圖7-1圓形巷道圍巖彈性變形應力分布p中3如果圍巖應力大于巖體強度,巷道圍巖會生塑性變形,從巷道周邊向圍巖深處擴展到一定范圍,出現塑性變形區,成為彈塑性介質。在塑性區內圈(A)圍巖強度明顯削弱,低于原始應力γH,圍巖發生破裂和位移稱為破裂區,也叫卸載和應力降低區。塑性區外圈(B)的應力高于原始應力,它與彈性區內應力增高部分均為承載區,也稱應力增高區。向圍巖深部即為處于穩定狀態的原始應力如果圍巖應力大于巖體強度,巷道圍巖會4圖7-2圓形巷道圃巖塑性變形區及應力分布A—破裂區;B一塑性區C一彈性區D一原始友力區圖7-2圓形巷道圃巖塑性變形區及應力分布5(二)回采工作面周圍支承壓力分布煤層開采過程破壞原巖應力場的平衡狀態,引起應力重新分布。對于受到采動影響的巷道,它的維護狀況除了受巷道所處位置的自然因素影響以外,主要取決于采動影響。煤層開采以后,采空區上部巖層重量將向采空區周圍新的支承點轉移,從而在采空區×四周形成支承壓力帶(圖7-3)。(二)回采工作面周圍支承壓力分布62圖7-3采空區應力重新分布概貌1一工作面前方超前支承壓力2、3—工作面傾斜方向殘余支承壓力4一工作面后方采空區支承壓力27作面超前支承壓力影響范圍為40~80m壓力峰值位置距煤壁一般為4~8m應力增高系內2~4。工作面傾斜方向固定性支承壓力影響范圍一般為15~40m,支承壓力峰值位置距煤壁一15~20m,應力增高系數為2~3。相鄰的采空區所形成的支承壓力會在某些地發生相互疊加,稱為疊合支承壓力。例如,在區段之間,上區段采空區形成的殘余支承壓力下區段工作面超前支承壓力疊加,在煤層向采海區凸出的拐角,形成很高的疊合支承壓力,盛男增高系數可達5~7,有時甚至更高(圖7-4作面超前支承壓力影響范圍為40~80m8140000kPa10000kPa6000kPa20000kPa(=H上區段1下區段采空區采空區囹7-4蝶層凸出角處疊加支承壓力140000kPa9(三)采動引起的底板巖層應力分布煤層開采引起回采空間周圍巖層應力重新分布,不僅在回采空間周圍煤體(柱)上造成應力集中,還會在頂板與底板巖層內形成應力的重新分布。在底板巖層一定范圍內應力的重新分布,成為影響底板巷道布置和維護的重要因素。煤層頂底板中支承壓力集中程度隨距開煤層距離的增加而降低。(三)采動引起的底板巖層應力分布10巷道礦壓顯現規律課件11巷道礦壓顯現規律課件12巷道礦壓顯現規律課件13巷道礦壓顯現規律課件14巷道礦壓顯現規律課件15巷道礦壓顯現規律課件16巷道礦壓顯現規律課件17巷道礦壓顯現規律課件18巷道礦壓顯現規律課件19巷道礦壓顯現規律課件20巷道礦壓顯現規律課件21巷道礦壓顯現規律課件22巷道礦壓顯現規律課件23巷道礦壓顯現規律課件24巷道礦壓顯現規律課件25巷道礦壓顯現規律課件26巷道礦壓顯現規律課件27巷道礦壓顯現規律課件28巷道礦壓顯現規律課件29巷道礦壓顯現規律課件30巷道礦壓顯現規律課件31巷道礦壓顯現規律課件32巷道礦壓顯現規律課件33巷道礦壓顯現規律課件34巷道礦壓顯現規律課件35巷道礦壓顯現規律課件36巷道礦壓顯現規律課件37巷道礦壓顯現規律課件38巷道礦壓顯現規律課件39巷道礦壓顯現規律課件40巷道礦壓顯現規律課件41巷道礦壓顯現規律課件42巷道礦壓顯現規律課件43巷道礦壓顯現規律課件44巷道礦壓顯現規律課件45巷道礦壓顯現規律課件46巷道礦壓顯現規律課件47巷道礦壓顯現規律課件48巷道礦壓顯現規律課件49巷道礦壓顯現規律課件50巷道礦壓顯現規律課件51巷道礦壓顯現規律課件52巷道礦壓顯現規律課件53巷道礦壓顯現規律課件54巷道礦壓顯現規律課件55巷道礦壓顯現規律課件56巷道礦壓顯現規律課件57巷道礦壓顯現規律課件58巷道礦壓顯現規律課件59巷道礦壓顯現規律課件60巷道礦壓顯現規律課件61巷道礦壓顯現規律課件62巷道礦壓顯現規律課件63巷道礦壓顯現規律課件64巷道礦壓顯現規律課件65巷道礦壓顯現規律課件66巷道礦壓顯現規律課件67破山壓力與層控制2第七章巷道礦壓顯現規律第一節巷道圍巖應力及變形規律第二節受釆動影響巷道礦壓顯現規律第三節巷道圍巖控制原理破山壓力與層控制268第一節巷道圍巖應力及變形規律、受采動影響巷道的圍巖應力(一)原巖體內掘進巷道引起的圍巖應力巷道開掘后原巖應力重新分布,巷道圍巖內出現應力集中。如果圍巖應力小于巖體強度圍巖仍處于彈性狀態,圍巖應力可用彈性力學方法按平面應變問題計算。雙向等壓原巖應力場內圓形巷道圍巖應力分布如圖7-1所示。第一節巷道圍巖應力及變形規律69p中pP044單圖7-1圓形巷道圍巖彈性變形應力分布p中70如果圍巖應力大于巖體強度,巷道圍巖會生塑性變形,從巷道周邊向圍巖深處擴展到一定范圍,出現塑性變形區,成為彈塑性介質。在塑性區內圈(A)圍巖強度明顯削弱,低于原始應力γH,圍巖發生破裂和位移稱為破裂區,也叫卸載和應力降低區。塑性區外圈(B)的應力高于原始應力,它與彈性區內應力增高部分均為承載區,也稱應力增高區。向圍巖深部即為處于穩定狀態的原始應力如果圍巖應力大于巖體強度,巷道圍巖會71圖7-2圓形巷道圃巖塑性變形區及應力分布A—破裂區;B一塑性區C一彈性區D一原始友力區圖7-2圓形巷道圃巖塑性變形區及應力分布72(二)回采工作面周圍支承壓力分布煤層開采過程破壞原巖應力場的平衡狀態,引起應力重新分布。對于受到采動影響的巷道,它的維護狀況除了受巷道所處位置的自然因素影響以外,主要取決于采動影響。煤層開采以后,采空區上部巖層重量將向采空區周圍新的支承點轉移,從而在采空區×四周形成支承壓力帶(圖7-3)。(二)回采工作面周圍支承壓力分布732圖7-3采空區應力重新分布概貌1一工作面前方超前支承壓力2、3—工作面傾斜方向殘余支承壓力4一工作面后方采空區支承壓力274作面超前支承壓力影響范圍為40~80m壓力峰值位置距煤壁一般為4~8m應力增高系內2~4。工作面傾斜方向固定性支承壓力影響范圍一般為15~40m,支承壓力峰值位置距煤壁一15~20m,應力增高系數為2~3。相鄰的采空區所形成的支承壓力會在某些地發生相互疊加,稱為疊合支承壓力。例如,在區段之間,上區段采空區形成的殘余支承壓力下區段工作面超前支承壓力疊加,在煤層向采海區凸出的拐角,形成很高的疊合支承壓力,盛男增高系數可達5~7,有時甚至更高(圖7-4作面超前支承壓力影響范圍為40~80m75140000kPa10000kPa6000kPa20000kPa(=H上區段1下區段采空區采空區囹7-4蝶層凸出角處疊加支承壓力140000kPa76(三)采動引起的底板巖層應力分布煤層開采引起回采空間周圍巖層應力重新分布,不僅在回采空間周圍煤體(柱)上造成應力集中,還會在頂板與底板巖層內形成應力的重新分布。在底板巖層一定范圍內應力的重新分布,成為影響底板巷道布置和維護的重要因素。煤層頂底板中支承壓力集中程度隨距開煤層距離的增加而降低。(三)采動引起的底板巖層應力分布77巷道礦壓顯現規律課件78巷道礦壓顯現規律課件79巷道礦壓顯現規律課件80巷道礦壓顯現規律課件81巷道礦壓顯現規律課件82巷道礦壓顯現規律課件83巷道礦壓顯現規律課件84巷道礦壓顯現規律課件85巷道礦壓顯現規律課件86巷道礦壓顯現規律課件87巷道礦壓顯現規律課件88巷道礦壓顯現規律課件89巷道礦壓顯現規律課件90巷道礦壓顯現規律課件91巷道礦壓顯現規律課件92巷道礦壓顯現規律課件93巷道礦壓顯現規律課件94巷道礦壓顯現規律課件95巷道礦壓顯現規律課件96巷道礦壓顯現規律課件97巷道礦壓顯現規律課件98巷道礦壓顯現規律課件99巷道礦壓顯現規律課件100巷道礦壓顯現規律課件101巷道礦壓顯現規律課件102巷道礦壓顯現規律課件103巷道礦壓顯現規律課件104巷道礦壓顯現規律課件105巷道礦壓顯現規律課件106巷道礦壓顯現規律課件107巷道礦壓顯現規律課件108巷道礦壓顯現規律課件109巷道礦壓顯現規律課件110巷道礦壓顯現規律課件111巷道礦壓顯現規律課件112巷道礦壓顯現規律課件113巷道礦壓顯現規律課件114巷道礦壓顯現規律課件115巷道礦壓顯現規律課件116巷道礦壓顯現規律課件117巷道礦壓顯現規律課件118巷道礦壓顯現規律課件119巷道礦壓顯現規律課件1