矿山压力与岩层控制复习资料.docVIP

一、重要概念 矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力，. 矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷道周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。 矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法叫矿山压力控制。（1） 岩石的碎胀性:指岩石破碎以后的体积比之前体积增大的性质。 岩石的软化性：岩石浸水后强度降低的性质。 泊松比：是指岩石在单轴压缩条件下横向应变和轴向应变的比值，也称横向变形系数岩石的单轴抗压强度：是指岩石试件在无侧压且只受轴向荷载作用下，所能承受的最大压应力。岩石的流变性质：①蠕变：在应力不变条件下，应变随时间延长而增加的现象称为蠕变变形。②松弛：应变一定时，应力随时间的延长而减小的现象。③弹性后效：加载（或卸载）后经过一段时间应变才增加（或减小）到一定数值的现象。④粘性流动：岩石在蠕变发生一段时间以后卸载，部分变形永久不能恢复的现象。岩石破坏机理：拉坏、剪坏 库仑-莫尔强度准则：认为当压力不大时（一般小于10MPa），可采用斜直线强度曲线推导出其强度准则的表达式。用途：（1）确定单轴抗压与抗拉强度的比值（2）确定剪切破坏面与最大主应力平面的夹角（即剪切破坏角）。（3）确定三轴应力状态下的抗压强度值格里菲斯强度理论:不论材料处于何种受力状态，本质上都是由于拉应力引起的破坏。 原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力，也称为岩体初始应力、绝对应力或地应力。（40） 原岩应力场：天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场 自重应力场：由地心引力引起的应力场 支承压力：在岩体内开掘巷道后，巷道围岩必然出现应力重新分布，一般将巷道两侧改变后的切向应力增高部分称为支承压力。(58) 极限平衡区：由于处于周边的岩块侧向应力为零，为单向压缩状态。随着向深部发展，岩块逐渐变为三向应力状态。随着向岩体内部发展，岩块的抗压强度逐渐增加，直到某一半径R处岩块又处于弹性状态。 回采工作面(采场)：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有矿物的工作空间称为回采工作面或采场。 顶板：存在煤层之上的岩层;底板:于煤层之下的岩层 老顶：通常把位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。 伪顶：煤层与直接顶之间有时存在厚度小于0.3~0.5m极易垮落的软弱岩层。围岩压力（顶板压力）：在煤岩体内形成回采工作空间（巷道）将引起围岩破碎，其上方岩体的部分重量则由此空间内定的支护物来承担，从而形成了对支架造成的压力。 直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。（65） 直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落。直接顶的第一次大面积垮落称为直接顶初次垮落。（70） 顶板下沉量：一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。（98） 老顶初次来压及步距：当老顶悬露达到极限跨距时，老顶断裂形成三铰拱式的平衡，同时发生已破断的岩块回转失稳，有时可能伴随滑落失稳，从而导致工作面顶板的急剧下沉。此时，工作面支架呈现受力普遍加大现象a、顶板下沉量急剧增加 b、支柱载荷普遍增加；c、煤壁片帮严重；d、当支撑力不足时，工作面回出现台阶下沉；e、如果支护参数选择不合理，发生冒顶、切顶周期来压预防措施：1、增大支撑力2、增加稳定性3、加强矿压观测及地质、开采资料4、加强日常支护质量管理。5、在回采过程中可将工作面调斜，即与开切眼的方向斜交 关键层：将对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。（174） 沿空留巷：如果通过加强支护或采用其他有效方法，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，称为沿空保留(煤体—无煤柱)巷道。（203） 沿空掘巷：巷道一侧为煤体，另一侧为采空区，如果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沿空掘进(煤体—无煤柱)巷道（203） 老顶的梁式破断：由于回采工作面沿倾斜方向远大于老顶沿走向悬露的跨距。因此可将老顶视为一端由工作面煤壁、另一端由边界煤柱支撑的固定梁。 老顶的板破断：一般老顶岩层厚2~4m，按薄板的假设，其厚度与宽度之比为1/7~1/15时，可视老顶岩层为薄板。 砌体梁：根据老顶的“X”型的破坏特点，工作面的上、下两区是圆弧形破坏，岩块间的咬合是一个立体咬合关系，而对于工作面中部，则可能形成外表似梁，实质是拱的裂隙体梁的平衡关系，这种结构称之为“砌体梁”。 煤矿动压现象：煤矿开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应。这些现